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能见度微脉冲激光雷达研制及实验测量

郭金家  
【摘要】:本论文主要讨论了眼睛安全、可移动式微脉冲激光雷达的总体设计,并且给出了该系统的测量结果。该激光雷达系统采用非共轴设计,通过分析各种激光器以及晶体的优缺点,并且计算了不同波长在大气中的后向散射信号,我们采用半导体泵浦固体激光器,该激光器有着高的重复频率(2KHz),微焦耳量级的单脉冲能量,Nd:YAG晶体倍频532nm波长;接收系统采用口径200mm的Schmidt-Cassegrain望远镜,光电倍增管采用光子计数探测方式,通过采用光子计数,大大提高了探测距离,在晴朗天气通过10,000次脉冲累计可以很容易探测到5km以外。整个系统体积小、方便移动,适于车载野外测量。 根据实际系统的参数本文对微脉冲激光雷达探测的大气后向散射回波信号进行了数值模拟计算,计算结果得到了实验的验证。并就激光脉冲能量、发射的激光脉冲数、滤光片半宽度以及接收视场等系统参数对微脉冲激光雷达探测回波信号信噪比的影响进行了较为详细的分析和讨论。 本系统的主要目的就是用于机场能见度的测量。因此详细讨论了利用激光雷达反演能见度的各种算法,并分析了各种算法的适用范围以及优缺点。同时给出了本系统的能见度测量结果及大气气溶胶定性探测结果。


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