降水粒子的成像探测技术及仪器初探

降水粒子识别在天气现象的自动观测、人工影响天气及天气雷达定标等领域有重要应用。针对降水粒子的形状测量,总结了两种成像探测仪器的原理、主要技术指标、功能及应用情况;提出一种基于线阵CCD的降水粒子狭缝摄像方法,分析了CCD对降水粒子的线扫描过程及粒子形状获取过程;构建了降水粒子测量的光学系统,成像系统采用远心光路以提高测量精度,照明系统采用克拉照明以获得均匀照明;最后分析了待解决的问题。     

云雨滴边界衍射的理论推导及数值模拟

为了研究云和降水的微物理特性,根据杨氏边界衍射理论,结合MATHEMATICA和MATLAB两种数学软件,采取理论推导和数值模拟的方法,针对球形和椭球形云雨滴建立了在夫琅和费近似条件下,光轴上的单色点光源照射情况以及单色平行光照射情况的边沿衍射场分布;对单色平行光照射下云雨滴的边沿衍射进行了数值摸拟;并针对边沿衍射在雨...     

利用雨的光闪烁效应测量降水强度

当光束在雨中传输中，由于雨滴的下落运动，在接收平面上形成各个衍射条纹的移动，引起探测器上的光强发生涨落，这种现象叫“闪烁”。利用这种光强闪烁，可以测量降水强度。     

一种高速数据采集便携式激光测云仪

介绍了一种基于晋通单片机买现对大气回波信号高速数据采集的新型便携式激光测云仪。测云仪发射部分采用了工作波长1064nm、脉冲宽度15ns、每脉冲能量10mJ的Nd：YAG固体激光器;接收部分由Ф70mm口径的接收望远镜、伺服受控的雪崩光电探测器和带宽3nm的窄带滤波器组成,滤波器被用来滤除白天背景噪声;普通的80C196单片机负责完成对整机的控制和对激光回波以距离间隔7．5m的数据采集工作,并对数据进行实时处理和计算。与其它散射介质相比,云有不同的后向散射回波,通过分析回波特性和差异,能反演出云底高度。用该设备进行了为期1个月的云高实测对比试验,测低云性能得以提高,测量结果与实际基本吻合。     

一种便携式激光测云仪的云底高度反演方法

 报道了新研制的一种便携式激光测云仪,该设备由光学、电子和机械三部分组成,采用单片机处理回波信号、识别云底高度,并给出了该激光测云仪的相关参数。将回波斜率突增点作为云底定义点,利用云回波在上升斜率、脉冲宽度和幅度上与大气回波及噪声脉冲间的差异,识别反演出云底高度。另外,同一位置连续测量数次,可以剔除干扰噪声。与计数式激光测云仪进行了实测比较,数据基本吻合。结果表明：便携仪的云高识别算法基本合理、可行,便携仪中所采用的剔除大气回波伪信号算法能提高系统的测低云性能,智能识别算法能滤除干扰噪声。最后,需要对算法进行进一步的优化。     

利用雨的光闪烁效应测量降水强度

当光束在雨中传输时，由于雨滴的下落运动，在接收平面上形成各个衍射条纹的移动，引起探测器上的光强发生涨落，这种现象叫＂闪烁＂。利用这种光强闪烁，可以测量降水强度。     

激光雷达在机场低空风切变探测中的应用

简述了低空风切变及传统探测手段的局限,结合我国香港国际机场的最新研究进展,对多普勒激光雷达的测风原理、低空风切变探测中的自动识别算法及预警系统进行了综述,最后介绍了风切变探测目前存在的问题及最新发展:高性能、人眼安全激光等激光雷达新技术以及数据产品的开发利用是未来研究的重点。     

基于光阴影的降水粒子数据采集系统设计

基于当前降水类型识别精确的光阴影技术,采用高精度浮点DSP芯片TMS320F28335和数据转换芯片AD9240设计了降水粒子数据采集系统,并用Proteus仿真了信号处理电路,初步的试验结果表明:信号处理电路符合测量要求,设计的数据采集系统较好的实现了对模拟降水信号的采集.     

基于改进VPP方法的激光雷达小尺度风场反演

VPP 方法对小尺度风场结构中心区域的反演展现了良好的性能,但在边缘区域,由于风速变化剧烈,破坏了径向风场的连续性,导致反演算法在该区域失效。研究了受干扰的反演区域的识别和定位方法,推导出同一个径向上水平切向风速一致,依此对水平切向风速修正,提出一种改进的VPP反演算法,采用该方法反演模拟的小尺度辐散风场,仿真结果验证了方法的有效性。     

Fabry-Perot标准具同时用于光谱滤波和分光研究

提出了一种用接收光路中FABRY-PEROT(F-P)标准具改善条纹技术多普勒激光雷达发射激光光束质量的方法,使得该标准具既是多模发射光束的滤波器,只让满足MΛ=2D、频率间隔为ΔV=KC/(2D)且是标准具自由光谱范围(FSR)整数倍的激光光谱通过;又是接收光束的光谱分光器,能将经过大气后向散射的激光光谱进行分离,以不同角度和干涉环纹的形式成像到会聚透镜的焦平面上,并且波长Λ的第M级干涉环纹与波长(Λ±KΔΛFSR)的第MΜK级干涉环纹能重合。用2个F-P干涉仪对多模HE-NE激光器的输出光谱进行滤波和分光的实验显示,干涉环纹的清晰度得到明显改善。