基于双级联法布里-珀罗干涉仪多纵模测温激光雷达技术 |
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引用本文: | 沈法华,李薛康,朱江月,谢晨波,王邦新,杨亮亮,周慧,徐华.基于双级联法布里-珀罗干涉仪多纵模测温激光雷达技术[J].红外与激光工程,2023(5):173-182. |
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作者姓名: | 沈法华 李薛康 朱江月 谢晨波 王邦新 杨亮亮 周慧 徐华 |
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作者单位: | 1. 盐城师范学院物理与电子工程学院江苏省智能光电器件与测控工程研究中心;3. 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室 |
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基金项目: | 江苏省自然科学基金面上项目(BK20201475);;江苏省大学生创新创业训练计划省级重点项目(202110324002Z)~~; |
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摘 要: | 提出了基于双级联法布里-珀罗干涉仪(FPI)的多纵模高光谱分辨率测温激光雷达技术。分析了该技术的温度探测原理,并据此构建温度探测的理论模型,导出了温度和后向散射比测量误差公式。该技术要求多纵模激光发射源的纵模间隔与双级联FPI的自由谱间距相匹配,并将各纵模的中心频率锁定在前级FPI周期性频谱的峰值位置。详细分析了频率匹配误差和锁定误差引起的温度测量偏差,结果表明:后向散射比越大,相同的频率匹配误差和锁定误差引起的温度测量偏差就越大;频率匹配误差对温度测量的影响大,为保证低层大气温度测量准确,频率匹配误差和锁定误差应分别小于5 MHz和10 MHz。进一步给出了采用FPI腔长粗扫和细扫相结合的频率匹配校准方法和步骤。设定合理的系统参数,对基于双级联FPI的多纵模测温激光雷达系统的探测性能进行仿真分析。结果表明:在0~20 km高度范围内,通常匹配误差和锁定误差引起的温度测量偏差很小,在2 km以上可忽略不计;若出现云层、沙尘等,对应高度的温度测量偏差将会较大;垂直距离分辨率取30 m@0~12 km和60 m@12~20 km、时间分辨率取1 min时,白天和晚间由噪声引起的温度测量误差...
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关 键 词: | 激光雷达 大气温度 多纵模脉冲激光 法布里-珀罗干涉仪 瑞利散射 |
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