| cyqdesign | 2017-09-14 14:59 |
中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)綜合性能最優(yōu)的測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)具有廣泛的社會(huì)效益，如精確的大氣風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)可應(yīng)用于大氣污染溯源和擴(kuò)散預(yù)報(bào)、航空氣象保障、氣象氣候?qū)W研究、風(fēng)電系統(tǒng)的管理和調(diào)配等，此外還可應(yīng)用于軍事。 當(dāng)采用更短激光脈沖提高多普勒激光雷達(dá)的距離分辨率時(shí)，傳統(tǒng)相干探測(cè)激光雷達(dá)的相干效率就會(huì)下降，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理均面臨挑戰(zhàn)。相干激光雷達(dá)本質(zhì)是單模探測(cè)，需要大氣回波和本振信號(hào)波前匹配，增加了制造和運(yùn)行難度。直接探測(cè)激光雷達(dá)則可以避免這些問題。由于直接探測(cè)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)可以利用大氣分子、氣溶膠的回波信號(hào)反演風(fēng)場(chǎng)，其工作波長(zhǎng)可以覆蓋紫外到紅外。 該直接探測(cè)激光雷達(dá)工作在1548.1納米，該紅外波長(zhǎng)人眼允許曝光功率最高、大氣透過率最優(yōu)、太陽和天空輻射背景低。該工作波長(zhǎng)屬于光纖通信C波段，光電集成器件成熟。全光纖構(gòu)造的系統(tǒng)采用了單個(gè)雙頻光纖激光器、單個(gè)單通道光學(xué)鑒頻器、單個(gè)單模探測(cè)器，不需要重復(fù)校準(zhǔn)。這種最精簡(jiǎn)的構(gòu)造提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可以模塊分離式安裝。因此，該系統(tǒng)更適合在機(jī)載、艦載、星載等大溫差、強(qiáng)震動(dòng)平臺(tái)上運(yùn)行。該系統(tǒng)采用雙頻激光器替代了傳統(tǒng)的多通道鑒頻器，實(shí)現(xiàn)了激光器和光學(xué)鑒頻器的高精度鎖頻（誤差小于0.08米/秒）。該激光雷達(dá)采用超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器：其理想的高量子效率和低暗計(jì)數(shù)噪聲保證了最高的探測(cè)信噪比；其100兆/秒的最大計(jì)數(shù)率避免了激光雷達(dá)的信號(hào)飽和現(xiàn)象。該激光雷達(dá)采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，基于集成光電子學(xué)器件實(shí)現(xiàn)不同方向的徑向風(fēng)探測(cè)，無機(jī)械掃描器件。 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，該系統(tǒng)10天重復(fù)測(cè)量誤差小于0.2米/秒。在比對(duì)試驗(yàn)中，將激光雷達(dá)測(cè)量的水平風(fēng)速數(shù)據(jù)與超聲波風(fēng)速傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)，風(fēng)速和風(fēng)向的平均誤差分別小于0.1米/秒和1度。在外場(chǎng)試驗(yàn)中，采用弱激光光源（脈沖能量50微焦）、小望遠(yuǎn)鏡（口徑80毫米），在10米高度分辨率、10秒時(shí)間分辨率條件下，實(shí)現(xiàn)了2.7km高度以下大氣的風(fēng)切變探測(cè)。  論文下載：[attachment=79223]
|
|