海水布里淵散射譜特征參數(shù)測量方法研究.pdf

1、近年來，基于法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具(FPE)結(jié)合增強(qiáng)型電耦合元件(ICCD)的布里淵激光雷達(dá)系統(tǒng)被廣泛用來遙感海洋特性，如海水溫度、聲速、鹽度等。在該系統(tǒng)中，采用ICCD記錄布里淵散射信號經(jīng)過FPE后形成的干涉圓環(huán)圖樣，然后從干涉圓環(huán)圖樣中提取布里淵譜特征參數(shù)如布里淵頻移和半高線寬等信息，進(jìn)而根據(jù)譜特征參數(shù)與海水介質(zhì)特性的關(guān)系反演得到海水特性。該方法為非掃描式測量，測量耗時(shí)短，對入射光的準(zhǔn)執(zhí)行、立體角以及激光器的單穩(wěn)頻特性沒有嚴(yán)格要求，能適應(yīng)

2、實(shí)際海洋遙感測量應(yīng)用中復(fù)雜惡劣的環(huán)境。然而，一方面受到目前ICCD像素尺寸限制，ICCD記錄的干涉譜分辨率有限；另一方面經(jīng)過FPE后得到的干涉譜與入射布里淵散射頻譜的相關(guān)理論不完備，沒有對兩者進(jìn)行區(qū)分。這兩個(gè)因素共同限制了該技術(shù)的測量精度，傳統(tǒng)處理方法的散射頻譜測量精度只有約幾十MHz，對應(yīng)約1℃的溫度精度，無法滿足高精度測量應(yīng)用的需求。
　　為了提高該系統(tǒng)的布里淵散射譜特征參數(shù)的測量精度，本文首先研究了海水布里淵散射的基礎(chǔ)理論知

3、識以及布里淵散射測量海水溫度原理，為后續(xù)工作奠定理論基礎(chǔ)；然后研究了FPE的工作原理以及布里淵散射光經(jīng)過FPE后的干涉圓環(huán)圖樣形成原理，從理論上對干涉譜和入射布里淵散射頻譜進(jìn)行了區(qū)分；在認(rèn)知到了兩者區(qū)別之后，本文在總結(jié)針對干涉譜的傳統(tǒng)處理方法的基礎(chǔ)上，對干涉圓環(huán)圖樣進(jìn)行預(yù)處理提高了干涉譜分辨率，并提出了新的干涉譜擬合反演模型，采用列文伯格-馬夸特(L-M)算法進(jìn)行最小二乘誤差擬合反演，精確獲取布里淵散射頻譜，提高譜特征參數(shù)測量精度；針對