轉(zhuǎn)動拉曼絕對測溫激光雷達(dá)信號檢測及反演算法.pdf

1、大氣溫度是大氣狀態(tài)的重要參數(shù)之一，與太陽輻射、大氣濕度、大氣壓力、海拔高度等密切相關(guān)，是大氣物理、天氣分析與預(yù)報及環(huán)境監(jiān)測中一個重要的氣象參數(shù)。轉(zhuǎn)動拉曼激光雷達(dá)作為主動遙感探測大氣溫度重要手段之一，其正常的工作需要借助其他并行校準(zhǔn)設(shè)備，從而制約了其在氣象及環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的實用化過程。因此，為了促進(jìn)拉曼測溫激光雷達(dá)在大氣溫度測量過程的實用化進(jìn)程，提出了無需借助其他并行校準(zhǔn)設(shè)備的轉(zhuǎn)動拉曼激光雷達(dá)絕對探測方法，為大氣溫度的測量校準(zhǔn)提供一種有效

2、的探測途徑。
　　論文首先從大氣分子散射原理出發(fā)，通過對拉曼散射測溫原理深入分析的基礎(chǔ)上，匹配出了適于替換大氣分子后向轉(zhuǎn)動拉曼散射截面強(qiáng)度的包絡(luò)服從玻爾茲曼分布規(guī)律的瑞利函數(shù)，改善了利用多條（≥2）轉(zhuǎn)動拉曼譜反演大氣溫度時運(yùn)算效率不夠高的缺陷，瑞利函數(shù)法所提取的轉(zhuǎn)動拉曼譜線與玻爾茲曼分布函數(shù)法提取的拉曼譜型具有較好的一致性。其次，優(yōu)化構(gòu)建了以閃耀光柵和光纖布拉格光柵為核心的兩級多路拉曼激光雷達(dá)分光系統(tǒng)，加工研制出了使氮氣分子反斯托

3、克斯偶量子數(shù)譜線間的間距與光纖陣列中光纖包層直徑（125μ m）相匹配的線性光纖陣列。再次，為了消除和避免臨近通道氮氣分子和氧氣分子拉曼譜線對所要提取的轉(zhuǎn)動拉曼光譜信號的串?dāng)_，最終優(yōu)化選擇以J=6，10，12，16，20，22這六條譜線來反演大氣溫度廓線，并且通過一系列的實驗觀測探究分析，驗證了所設(shè)計的用于提取轉(zhuǎn)動拉曼光譜的線性光纖陣列的可行性，分析了光纖陣列的各種品質(zhì)影響因素。最后，設(shè)計了與光纖陣列相匹配的多通道（≥2）的光電轉(zhuǎn)換陣列