非相干多普勒激光雷達(dá)靈敏度的直接測量方法
【專利摘要】非相干多普勒激光雷達(dá)靈敏度的直接測量方法，包括將發(fā)射激光頻率調(diào)節(jié)到基準(zhǔn)頻率ν0處，對(duì)大氣后向散射光進(jìn)行測量，得到徑向風(fēng)速為VLOS測＝0時(shí)的零風(fēng)速比值r0；將發(fā)射激光頻率調(diào)節(jié)到ν0+Δν處，對(duì)大氣后向散射光進(jìn)行測量，得到徑向風(fēng)速為VLOS測＝–Δνλ/2時(shí)的風(fēng)速比RW,+；將發(fā)射激光頻率調(diào)節(jié)到ν0–Δν’處，對(duì)大氣后向散射光進(jìn)行測量，得到徑向風(fēng)速為VLOS測＝Δν’λ/2時(shí)的風(fēng)速比RW,–；利用零風(fēng)速比值r0以及風(fēng)速比RW,+和RW,-，通過最小二乘法求出dRW/dν，進(jìn)而得到靈敏度S。本發(fā)明能夠最大限度消除理論計(jì)算時(shí)大氣溫度和大氣分子散射模型引入的約3m/s的風(fēng)速誤差，提高非相干多普勒激光雷達(dá)的風(fēng)速測量精度。
【專利說明】非相干多普勒激光雷達(dá)靈敏度的直接測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于碘分子濾波器的非相干測風(fēng)激光雷 達(dá)中對(duì)靈敏度的一種精確的直接測量方法一非相干多普勒激光雷達(dá)靈敏度的直接測量 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多普勒激光雷達(dá)進(jìn)行風(fēng)速測量時(shí)，根據(jù)多普勒原理，表征風(fēng)速的大氣分子或氣溶 膠粒子的整體運(yùn)動(dòng)，會(huì)使后向散射激光的頻率發(fā)生偏移，即多普勒頻移。徑向風(fēng)速為Vub時(shí)， 大氣后向散射光產(chǎn)生的多普勒頻移為△V= - 2VMS/A(其中A為激光波長）。非相干多 普勒激光雷達(dá)的頻率檢測器件（如碘分子吸收濾波器）具有陡峭的吸收邊緣（圖1)，其吸 收強(qiáng)度隨頻率的變化而迅速變化。因此，大氣后向散射光通過碘分子吸收器時(shí)，隨著徑向風(fēng) 速Vufi引起的多普勒頻移△V的不同，后向散射光的透過率發(fā)生相應(yīng)的變化。非相干多普 勒激光雷達(dá)通過探測后向散射光的透過率，根據(jù)透過率與徑向風(fēng)速的關(guān)系，反演出徑向風(fēng) 速，進(jìn)而得到水平風(fēng)速。
[0003] 非相干多普勒激光雷達(dá)的測量值是大氣后向散射光通過碘分子吸收器時(shí)的透過 率，即測量通道與參考通道的比值，定義為風(fēng)速比心。為了從測量值（風(fēng)速比心）反演出徑 向風(fēng)速，必須首先得到測量值與徑向風(fēng)速Vufi的關(guān)系，即靈敏度。
[0004] 靈敏度是指測量儀器對(duì)一個(gè)單位的被測值的響應(yīng)率，它是描述一個(gè)測量儀器的重 要指標(biāo)，通常用來表示一個(gè)測量儀器的測量能力。對(duì)于非相干多普勒激光雷達(dá)來說，通過測 量兩個(gè)通道的比值，即風(fēng)速比，來得到徑向風(fēng)速。因此，我們將測風(fēng)激光雷達(dá)的靈敏度S定 義為，單位徑向風(fēng)速引起的風(fēng)速比的變化率：
[0005]
【權(quán)利要求】
1.非相干多普勒激光雷達(dá)靈敏度的直接測量方法，包括w下步驟： (1) .通過調(diào)節(jié)激光雷達(dá)的掃描轉(zhuǎn)鏡，改變激光的發(fā)射方向，使激光束垂直向上發(fā)射； (2) .通過設(shè)置激光器的控制電壓，調(diào)節(jié)種子激光器激光晶體的溫度，W改變種子激光 的頻率，從而改變激光雷達(dá)發(fā)射激光的頻率； (3) .利用步驟2的改變激光雷達(dá)發(fā)射激光的頻率的方法，首先將發(fā)射激光頻率調(diào)節(jié)到 基準(zhǔn)頻率V。處，對(duì)大氣后向散射光進(jìn)行測量，得到徑向風(fēng)速為Vws;?= 0時(shí)的零風(fēng)速比值 r〇 ; 其特征在于包括W下步驟： (4) .利用步驟2的改變激光雷達(dá)發(fā)射激光的頻率的方法，將發(fā)射激光頻率調(diào)節(jié)到 Vu+A V處，對(duì)大氣后向散射光進(jìn)行測量，得到徑向風(fēng)速為- A V入/2時(shí)的風(fēng)速比 Rw, +; 其中，A V是透過率為0.7時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率與基準(zhǔn)頻率的偏差，A是激光波長A = 532nm ； (5) .利用步驟2的改變激光雷達(dá)發(fā)射激光的頻率的方法，將發(fā)射激光頻率調(diào)節(jié)到 V。- A V'處，對(duì)大氣后向散射光進(jìn)行測量，得到徑向風(fēng)速為A V' A/2時(shí)的風(fēng)速 比 Rw,-; 其中，A V '是透過率為0. 3時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率與基準(zhǔn)頻率的偏差，A是激光波長A = 532nm ; (6) .利用步驟3測得的零風(fēng)速比值r。W及步驟4和步驟5測得的風(fēng)速比和R",_， 通過最小二乘法求出dR"/dv，進(jìn)而得到靈敏度S。如上述公式（1)中靈敏度的表達(dá)式。
【文檔編號(hào)】G01S7/497GK104345307SQ201410536193
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月12日
【發(fā)明者】劉秉義, 劉智深, 馮長中 申請(qǐng)人:中國海洋大學(xué)
山東科威數(shù)控機(jī)床有限公司銑床官方網(wǎng)站今天是：2024-10-23切換城市[全國]-網(wǎng)站地圖
專業(yè)數(shù)控銑床產(chǎn)品供應(yīng)商
20年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)力工廠，精工品質(zhì)，質(zhì)量有保障
