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拉曼氣溶膠激光雷達(dá)基本原理
以激光為光源,通過(guò)探測(cè)激光與大氣相互作用的光波信號(hào)來(lái)遙感大氣.光波與大氣中介質(zhì)相互作用,產(chǎn)生包含氣體分子和氣溶膠粒子有關(guān)信息的輻射信號(hào),利用適當(dāng)?shù)姆囱莘椒ň涂梢詮闹械玫疥P(guān)于氣體分子和氣溶膠粒子的相關(guān)信息.利用彈性散射信號(hào)確定顆粒物消光系數(shù)的方法無(wú)法改變這樣的事實(shí):根據(jù)雷達(dá)信號(hào)來(lái)同時(shí)確定氣溶膠消光系數(shù)和后向散射系數(shù)這兩個(gè)未知的物理量.系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分:光學(xué)發(fā)射與接收光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)組件中的電子學(xué)系統(tǒng)(包括激光器電源、信號(hào)放大、采集和控制單元)以及信號(hào)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng).
應(yīng)用:目前主要應(yīng)用與大氣溫度測(cè)量以及大氣污染測(cè)監(jiān)測(cè),北京奧運(yùn)會(huì)期間曾經(jīng)利用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了大氣能見(jiàn)度以及污染顆粒的檢測(cè)。
濟(jì)南開(kāi)展拉曼氣溶膠激光雷達(dá)觀測(cè)工作
以下內(nèi)容由中科技達(dá)為您提供,希望對(duì)同行業(yè)的朋友有所幫助。
為快速獲得區(qū)域內(nèi)大氣顆粒物分布情況,有效分析顆粒物污染的生消過(guò)程和跨界輸送,為濟(jì)南市大氣污染提供數(shù)據(jù)支撐,濟(jì)南市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站近期組織開(kāi)展了氣溶膠激光雷達(dá)走航觀測(cè)工作。此次走航觀測(cè)工作由1月初開(kāi)始,3月中旬結(jié)束,為期二個(gè)多月,分為市區(qū)內(nèi)走航和長(zhǎng)途走航兩部分。市區(qū)內(nèi)走航觀測(cè)路線包括濟(jì)南市二環(huán)沿線、繞城高速沿線、經(jīng)十路全程以及各個(gè)空氣站周邊等我市污染特征明顯路線和區(qū)域。長(zhǎng)途走航結(jié)合污染物傳輸過(guò)程,可實(shí)時(shí)反演不同高度氣溶膠濃度,包括北京至濟(jì)南和濟(jì)南至龍口兩條路線。 車載激光雷達(dá)技術(shù)是基于米氏散射原理,利用激光對(duì)大氣顆粒物的時(shí)空分布進(jìn)行遙感探測(cè),獲取大氣消光系數(shù)、退偏振比、邊界層高度、光學(xué)厚度等參數(shù),分析區(qū)域污染物分布、輸送特征與來(lái)源。此次激光雷達(dá)走航充分利用車載激光雷達(dá)技術(shù),結(jié)合激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、地面氣象數(shù)據(jù)、后向軌跡分析等對(duì)濟(jì)南市大氣顆粒物污染進(jìn)行了深入的討論和分析,對(duì)摸清濟(jì)南市大氣顆粒物污染的時(shí)空分布和輸送規(guī)律,實(shí)時(shí)反映重污染天氣演變過(guò)程具有重要意義,為政府決策者制定大氣重點(diǎn)防治策略積累大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
什么是拉曼激光雷達(dá)?
首先明白一下激光雷達(dá),激光雷達(dá)是以激光為光源,通過(guò)探測(cè)激光與被探測(cè)無(wú)相互作用的光波信號(hào)來(lái)遙感測(cè)量的.使用振動(dòng)拉曼技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的激光雷達(dá)技術(shù)即為拉曼激光雷達(dá),主要用于大氣遙感測(cè)量。拉曼激光雷達(dá)屬于遙感技術(shù)的一種。
激光雷達(dá)作為一種主動(dòng)遙感探測(cè)技術(shù)和工具已有近50 年的歷史,目前廣泛用于地球科學(xué)和氣象學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)、生物學(xué)與生態(tài)保持、軍事等領(lǐng)域。其中,傳統(tǒng)意義上的激光雷達(dá)主要用于陸地植被監(jiān)測(cè)、激光大氣傳輸、精細(xì)氣象探測(cè)、全球氣候預(yù)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等。隨著激光器技術(shù)、精細(xì)分光技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,激光雷達(dá)在遙感探測(cè)的高度、空間分辨率、時(shí)間上的連續(xù)監(jiān)測(cè)和測(cè)量精度等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
激光雷達(dá)探測(cè)原理
光波的物理量可由強(qiáng)度、波長(zhǎng)(頻率)、相位、偏振態(tài)及指向性等來(lái)表示。光與物質(zhì)相互作用主要表現(xiàn)為吸收及散射現(xiàn)象,按作用機(jī)理可以分為氣溶膠等顆粒物引起的米氏散射,大氣分子及原子等引起的瑞利散射、拉曼散射、熒光及共振散射和吸收等現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)各種散射機(jī)理及效果進(jìn)行分析,可以探測(cè)物質(zhì)的物理及化學(xué)信息。大氣探測(cè)激光雷達(dá)工作原理與微波雷達(dá)相似。一般采用脈沖激光器作為發(fā)射源,向大氣中發(fā)射一束具有高指向性、高能量的窄脈沖寬度的激光束,通過(guò)望遠(yuǎn)鏡收集大氣中物質(zhì)產(chǎn)生的后向散射光,并對(duì)散射光進(jìn)行光譜分析,剔除雜散光信號(hào),經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后獲得電信號(hào),由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析及數(shù)據(jù)反演即可得到所需大氣參數(shù)或信息。