卫星遥感探测上层大气风场的关键技术研究进展

对卫星遥感探测上层大气风场的原理作了简介,综述了近年来探测大气风场所使用的基于多普勒频移和广角迈克尔逊干涉仪的WINDII、SWIFT、MIMI、WAMI、PAMI、ERWIN、DYNAMO的关键技术,包括WINDII的步进技术、SWIFT的红外辐射探测、WAMI的镜子四分技术、MIMI的6视场探测技术、PAMI的偏振态探测技术及火星大气探测的DYNAMO等关键技术,将这7种仪器的技术指标作了对比。文中提供了某些技术指标的来源公式,如大气风场探测器的两视场延迟时间、CCD阵列对地探测精度等公式的计算结果与实际符合得很好,最后对这类仪器的发展方向作了预测。     

星载被动光学遥感大气风场探测技术进展综述

大气风场是表征整个地球大气系统动力学特征的重要参数,也是气象预报、空间天气、气候学等领域业务工作和科学研究必需的基础数据。被动光学遥感是大气风场测量领域的主要技术手段之一。本文综述了基于大气移动目标监测和大气光谱多普勒频移探测的两类天基被动光学大气风场测量技术的研究进展,主要介绍了云导风、红外高光谱水汽示踪、测风干涉仪和多普勒调制气体相关4种风场测量技术的基础物理原理和风速反演基本方法,根据每种星载被动光学测风技术体制分类及特点,介绍了代表性风场探测载荷技术研究进展及应用情况,探讨了星载被动光学大气风场探测技术的未来发展趋势。     

大气风场和温度场星载探测光谱仪的星上定标技术

 大气风场和温度场是重要的大气基本参数,由于应用领域广泛,其探测技术在很多国家已发展成熟,中国对该探测技术的需求也日趋强烈。大气风场和温度场测量是利用高精度的光谱仪,通过测量大气中特征谱线的多普勒频移和展宽,来确定大气的温度分布场和风向风速场。星上定标技术是大气风场和温度场星载探测光谱仪进行高精度测量的基本保障。文中就几种重要的大气风场和温度场探测光谱仪的星上定标技术进行分析和总结,为大气风场和温度场探测技术发展提供参考,打下基础。     

中高层大气风场探测多普勒差分干涉技术（特邀）

大气风场是理解地球大气系统动力学、热力学特性的重要参数,是气象预报、空间环境监测、气候学研究等必须的基础数据。基于测风干涉仪的被动光学遥感是中高层大气风场测量的主要技术手段。多普勒差分干涉测风技术是一种新型行星大气风场探测技术,该技术通过对干涉图相位的反演来探测大气气辉辐射谱线的多普勒频移,从而实现大气风场探测。经过近二十年的时间,多普勒差分干涉仪的基础理论、干涉仪设计、系统研制工艺、数据处理与风速反演等方面取得了一系列研究成果。本文回顾了大气风场探测多普勒差分干涉仪技术的国内外研究进展,讨论其技术特点和应用潜力,为未来大气风场被动光学遥感探测技术发展和我国大气风场探测领域任务规划提供参考。     

扫描式法布里-珀罗干涉仪测量高空大气风速

为测量中低纬度地区250km高空大气风速，采用扫描式法布里 珀罗干涉仪记录250km高度附近的OI630nm气辉辐射谱线的干涉图像。通过对观测图像分析处理，用高斯函数匹配干涉条纹强度分布以确定干涉条纹强度中心的精确位置，进而求出谱线的多普勒频移，反演出经向和纬向风速。经过理论推导，求出F P腔间距的漂移量对风速的影响，对反演风速进行修正。由风速随时间变化曲线得到在观测期间，经向风朝南，大小在4～67m/s间变化；纬向风朝东，大小在20～100m/s间变化，最小风速误差约为6m/s。     

基于镀膜四面角锥棱镜技术的上层大气风场探测研究

阐述了“镀膜四面角锥棱镜（coating pyramid prism, CPP）”技术探测上层大气风场的原理,提出可以在四面角锥棱镜的4个面上分别按λ/4（λ波长）的步进光程差递增镀增透膜,同时获得一个干涉条纹中的4个强度值,实现上层大气风场的探测模式.对该模式下的相关参数进行了理论计算并得出结论：四面角锥棱镜的顶角必须大于24°、宽度为8mm的对称光束入射到CPP顶点能满足LF7玻璃上镀MgF₂增透膜以实现大气风场探测的要 求.按9°×9°干涉仪视场和CCD4.5°×4.5°视场设计了干涉仪前后的光路,用CCD照相机并调 节定标光源Kr灯557.0nm到所需光束宽度进行了模拟实验,分别得到顶角为60°和９０°的 两面镀膜棱镜在CCD上的两个干涉光斑,这两个光斑再复制即可获得CPP的4个干涉光斑,从 而证实了CPP技术探测上层大气风场的可行性.该模式发展了被动探测上层大气风场的光学遥 感探测技术. 关键词： 四面角锥棱镜 镀膜 上层大气风场 探测     

基于洛伦兹线型极光的上层大气风场探测模式研究

从洛伦兹线型极光的干涉强度、调制度与光程差的理论公式出发,用λ/4的步进光程差即“四强度法”获得一个波长范围内的4个干涉强度值,以实现基于洛伦兹线型极光的上层大气的风速、温度、压强等物理量的探测。提出用改形萨尼亚克成像干涉仪替代迈克耳孙干涉仪实现上层大气风场,给出了基准光程差的公式,并用四面角锥棱镜镀膜技术获得4个干涉强度值来同时探测上层大气风场的模式。最后在实验室将Kr灯557.0nm调整光束到一定宽度,对称地从顶角为60°的两面镀膜角锥棱镜的顶点入射,用768pixel×576pixel的CCD照相机接收到两个光斑的成像,这两个光斑的再复制就得到镀膜四面角锥棱镜在一个周期内的4个干涉强度光斑,从而获得上层大气风场。     

地基激光测风雷达的光束扫描及风场反演

 激光测风雷达通过多普勒频移来确定激光束视线方向上的大气风场的速度矢量。由这些测得的矢量可反演大气风场群速的速度矢量。在本文中,我们将讨论利用单一LDV系统,激光束的扫描方式采用圆锥扫描,在扫描圆锥的垂直截面上取四个正交点上的多普勒风速矢量。通过这四个矢量,利用空间解析几何的知识,最终推导出观测视场上风场的水平和垂直方向的矢量分量。     

地基激光测风雷达的光束扫描及风场反演

激光测风雷达通过多普勒频移来确定激光束视线方向上的大气风场的速度矢量。由这些测得的矢量可反演大气风场群速的速度矢量。在本文中,我们将讨论利用单一LDV系统,激光束的扫描方式采用圆锥扫描,在扫描圆锥的垂直截面上取四个正交点上的多普勒风速矢量。通过这四个矢量,利用空间解析几何的知识,最终推导出观测视场上风场的水平和垂直方向的矢量分量。     

迈克尔干涉仪的调节和测量技巧

根据干涉图样条纹的变化来调节仪器，简单快捷；巧妙使用透镜，观察方便，记数准确。     

薄透明体厚度及折射率的测量

本文介绍了测量薄透明体厚度及折射率的一种方法。     

干涉法线胀系数测量实验装置研究与应用

本文介绍了利用迈克耳逊干涉仪构造的干涉法线胀系数测量实验装置,并通过实验应用过程阐述了研究该实验装置的重要性及现实意义。     

量子密钥分发实验中的符合测量方法

采用符合测量方法提高全光纤量子密钥分发系统的数据采集速度，寻求更高的密钥生成率。主要论述了光路中的改进和符合测量的步骤、方法以及在密钥分发实验中的应用。     

光学实验网络课件的设计

实验类教学的网络多媒体课件制作是目前多媒体课件制作中的一个难点，本将介绍光学实验的迈克尔逊干涉仪实验教学的FLASH制作，通过该介绍提出作制作实验类网络教学软件的思路。     

应用CFD于风电场风速分布预估的可行性探讨

为使CFD技术更广泛地应用于风电场地形绕流的数值模拟,并为风电场出力预报提供详细的风功率密度分布,本文针对圆形陡坡地形,在分析了地形坡度、地面粗糙度以及大气边界层厚度对此地形风场速度分布影响的基础上,任意选择一个位置并以先前计算的速度分布为条件,计算整个域中的风场数据并与先前的计算值进行比较,以探讨直接采用风电场中测风塔的有限数据,进行风电场大气流动CFD模拟的可行性.     

利用激光技术对材料表面缺陷进行自动测量的研究

就激光光热辐射技术测量材料缺陷的原理、实验技术进行了研究，设计了硬件与软件，实现了测量自动化，并对复合材料样品进行了测量．     

补偿原理在测量技术中的应用

本文通过具体例子说明,补偿原理不仅是物理实验中的一种基本测量方法,而且在工程测量中有重要应用并以此强调物理实验教学中工程技术的密切联系,在教学中突出实验方法是很有必要的。     

环境风洞浓度场测量系统的检验试验

为了检验环境风洞浓度场测量系统的可行性和可靠性,以及对所设计的环境风洞浓度场测量系统的误差进行分析和研究,本文发展了一种通过定量加浓的方法来检验该测量系统。检验试验是在水中加入标准粒子,利用加入粒子的浓度不同来进行测量。试验结果表明对于所提出的基于数字图像的相对浓度场测量方法正确,设计的浓度场测量系统可行、合理.     

强湍流区的自适应光学适用性

从调制传递函数的观点出发,考虑振幅起伏相关性的影响,导出了在强湍流区自适应光学技术补偿光束畸变的斯特列尔比及补偿效率理论表达式。理论预计与实验结果相符。并且,对不要求完全补偿的情形,自适应光学在强湍流区也是适用的。