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利用CCD和后向散射激光雷达精确探测近地面气溶胶消光系数廓线 预览
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作者 陶宗明 施奇兵 +2 位作者 刘东 张帅 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期49-55,共7页
大气气溶胶主要分布在边界层内,是大气污染的主要来源,精确探测其在空间的分布(特别是近地面层),具有重要的应用价值。后向散射激光雷达是探测大气气溶胶消光系数廓线的有力工具,但由于盲区和过渡区的存在,后向散射激光雷达在近距离处... 大气气溶胶主要分布在边界层内,是大气污染的主要来源,精确探测其在空间的分布(特别是近地面层),具有重要的应用价值。后向散射激光雷达是探测大气气溶胶消光系数廓线的有力工具,但由于盲区和过渡区的存在,后向散射激光雷达在近距离处探测不到信号或信号较弱。把CCD探测与后向散射激光雷达(包括米散射和拉曼散射)联合在一起,就可以克服上述困难,同时通过增加拉曼通道,实现了大气气溶胶消光后向散射系数比(又称激光雷达比)的精确测量。为了验证CCD探测结果的正确性,对CCD不同位置距离间的探测结果进行了比对、CCD镜头不同焦距间的探测结果进行了比对,约在1.2 km高度以下,两者气溶胶消光系数的相对偏差都小于3%,表明两台CCD的探测结果一致性很好。探测个例表明近地面的气溶胶消光系数在空间上随高度分布是不均匀的;在时间方面有时随时间增加而增加、有时随时间增加而减少。 展开更多
关键词 大气光学 大气散射 激光雷达 消光系数
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户外型探测臭氧和气溶胶激光雷达系统研制 预览
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作者 张青松 侯再红 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期112-117,共6页
激光雷达探测臭氧和气溶胶垂直廓线分布近年来在环境监测领域获得广泛应用。介绍了一套可同时用于探测臭氧和气溶胶浓度的激光雷达系统。采用Nd:YAG激光器,通过二倍频器和四倍频器分别产生532 nm和266 nm激光光源,基于受激拉曼散射原理... 激光雷达探测臭氧和气溶胶垂直廓线分布近年来在环境监测领域获得广泛应用。介绍了一套可同时用于探测臭氧和气溶胶浓度的激光雷达系统。采用Nd:YAG激光器,通过二倍频器和四倍频器分别产生532 nm和266 nm激光光源,基于受激拉曼散射原理,在两根拉曼管中分别充有氘气和氢气,产生拉曼频移光289 nm,299 nm,通过差分吸收算法原理反演垂直空间臭氧浓度廓线,通过米散射算法原理来反演气溶胶浓度廓线。水平扫描试验结果显示,雷达系统的探测结果与近地面点式臭氧分析仪测量结果有较好的一致性,相对误差小于10%。在安徽合肥科学岛外场观测结果表明:臭氧探测高度,白天可以达到3 km,晚上可以达到5 km,气溶胶探测高度,白天可以达到10 km,晚上可以达到15 km。 展开更多
关键词 户外型 激光雷达 臭氧 气溶胶 拉曼效应
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大气探测激光雷达技术综述
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作者 田晓敏 刘东 +6 位作者 徐继伟 王珍珠 王邦新 吴德成 钟志庆 王英俭 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第5期321-341,共21页
大气探测激光雷达具有可提供高时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据的优势,已经成为大气探测强有力的工具.激光雷达按照探测技术可以分为米散射激光雷达、偏振激光雷达、拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达、高光谱分辨率激光雷达、瑞利... 大气探测激光雷达具有可提供高时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据的优势,已经成为大气探测强有力的工具.激光雷达按照探测技术可以分为米散射激光雷达、偏振激光雷达、拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达、高光谱分辨率激光雷达、瑞利散射激光雷达、共振荧光激光雷达和多普勒激光雷达等.分别介绍了各类激光雷达探测的基本原理、发展历史及优缺点,及其在探测大气气溶胶和云、水汽、温度、风、痕量气体、温室气体和污染气体等方面的应用.最后进行总结,并对激光雷达技术发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 大气探测激光雷达 米散射激光雷达 拉曼激光雷达 差分吸收激光雷达 多普勒激光雷达 共振荧光激光雷达
CloudSat/CALIPSO卫星资料分析云的全球分布及其季节变化特征 预览
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作者 郑建宇 刘东 +3 位作者 王志恩 田晓敏 王英俭 《气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期420-433,共14页
全球气候模式(GCM)中云的参数化方案具有不确定性,了解云的时、空变化能为参数化方案提供有效参考。利用搭载在属于A-Train卫星序列的CloudSat和CALIPSO上的94 GHz云廓线雷达(CPR)以及正交极化云-气溶胶激光雷达(CALIOP)联合的2... 全球气候模式(GCM)中云的参数化方案具有不确定性,了解云的时、空变化能为参数化方案提供有效参考。利用搭载在属于A-Train卫星序列的CloudSat和CALIPSO上的94 GHz云廓线雷达(CPR)以及正交极化云-气溶胶激光雷达(CALIOP)联合的2级云分类产品,分析了2007年3月—2010年2月8种云类及三相态的云量地理分布、纬向垂直分布的季节变化特征以及云层分布概率。结果发现,卷云的分布体系与深对流云相似,主要集中在西太平洋暖池、全球各季风区及赤道辐合带,分布格局与气压带、风带季节性移动一致。层云与层积云主要分布在中低纬度非季风区以及中高纬度的洋面上。高积云与高层云的分布形成明显的海陆差异,雨层云与积云的分布形成明显的纬度差异。冰云分布与卷云相似,云高随纬度递增而递减;水云分布与层积云相似,平均分布于2km高度;混合云集中于高纬度地区及赤道辐合带,中纬度地区随纬度变化集中于海拔0—10km的弧形带。层状云多以多层云形式出现,积状云多以单、双层云的形式出现,层状云的云重叠现象比积状云更显著。积状和层状云的分布特征与积云和层云降水的分布特征基本一致,验证了不同类型降水的卫星观测结果,同时为气候模式的云量诊断方案提供对比验证的数据。 展开更多
关键词 CloudSat/CALIPSO 云类 云相 地理分布 纬向垂直分布 季节变化
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用于水汽混合比自标定的532nm/660nm双波长激光雷达 预览
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作者 邓迁 吴德成 +3 位作者 况志强 刘东 王英俭 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2018年第12期94-98,共5页
水汽混合比的标定是水汽拉曼激光雷达的一个重要问题。利用两台输出激光波长分别为532.1nm和659.7nm的两台YAG激光器,建立了一台能够实现水汽混合比自标定的双波长激光雷达,并开展了双波长激光雷达的探测性能测试试验。通过分析测量数... 水汽混合比的标定是水汽拉曼激光雷达的一个重要问题。利用两台输出激光波长分别为532.1nm和659.7nm的两台YAG激光器,建立了一台能够实现水汽混合比自标定的双波长激光雷达,并开展了双波长激光雷达的探测性能测试试验。通过分析测量数据表明该激光雷达的探测性能能够满足水汽混合比自标定的要求。根据实测的大气气溶胶垂直分布,在气溶胶散射比大约为1.01的高度范围内,得到了该双波长激光雷达测量氮气混合比的标定常数为0.545±0.031,相对误差为5.7%。这是实现水汽混合比自标定的关键一步,为水汽混合比的自标定奠定了基础。 展开更多
关键词 激光雷达 水汽混合比 自标定
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空间编码复用散斑多信息融合关联成像(特邀) 预览
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作者 时东锋 黄见 +4 位作者 苑克娥 王英俭 刘东 朱文越 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2018年第5期23-30,共8页
提出空间编码复用散斑技术来实现单个单像素探测器对多个物体信息的同时探测获取。使用空间编码复用散斑对多个物体信息进行照明,使用单像素探测器对回波信号进行探测,利用关联算法获取混叠多物体信息,然后用空间编码信息对随机采样的... 提出空间编码复用散斑技术来实现单个单像素探测器对多个物体信息的同时探测获取。使用空间编码复用散斑对多个物体信息进行照明,使用单像素探测器对回波信号进行探测,利用关联算法获取混叠多物体信息,然后用空间编码信息对随机采样的多个物体信息进行解码,最后采用压缩感知技术对完整的多个物体信息进行复原。使用该技术分别实现了对多空间、多光谱和多偏振信息的同时探测获取,实验结果证实了该技术的有效性,该技术可有效降低系统数据量,提高关联成像系统的成像效能。 展开更多
关键词 关联成像 空间编码复用 压缩感知 多光谱成像 偏振成像
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激光诱导荧光探测气溶胶装置的研制及实验研究 被引量:1
7
作者 白同正 王珍珠 +2 位作者 刘东 王英俭 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第2期104-111,共8页
基于激光诱导荧光原理研制出一套激光诱导荧光探测气溶胶的装置。该装置采用Nd:YAG脉冲激光器产生355nm波长脉冲激光,经过引导后进入样品池,激发出的荧光被系统收集后进入高分辨率光栅光谱仪,得到样品的荧光光谱图。选用还原型辅酶I... 基于激光诱导荧光原理研制出一套激光诱导荧光探测气溶胶的装置。该装置采用Nd:YAG脉冲激光器产生355nm波长脉冲激光,经过引导后进入样品池,激发出的荧光被系统收集后进入高分辨率光栅光谱仪,得到样品的荧光光谱图。选用还原型辅酶I(NADH)和核黄素两种典型的生物荧光物质对系统的性能进行测试,在355nm激光激发下,获取了还原型辅酶I(NADH)、核黄素荧光光谱图;研究了样品浓度对于荧光光谱强度的影响,结果表明在低浓度范围荧光强度与浓度呈线性关系;考查了激光能量对荧光强度的影响,在一定能量范围荧光强度与激光能量呈线性关系,但当激光能量达到一定值后荧光强度会发生饱和。该装置所建立的生物性物质荧光数据库有利于了解和掌握生物荧光特性,对于进一步实现生物气溶胶远距离探测具有重要意义。 展开更多
关键词 激光技术 荧光光谱 激光诱导荧光 气溶胶
合肥和邢台近地面臭氧浓度日变化个例分析
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作者 陈锦超 刘东 +3 位作者 王珍珠 徐继伟 王英俭 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第1期27-33,共7页
近地面臭氧污染日趋严重,对人类健康和动植物生长有显著危害.对合肥和邢台两地近地面臭氧结果进行了对比分析。2003~2004年期间合肥地区臭氧浓度日变化呈现较明显的早、中、晚"三峰型"结构;2016年5~6月观测期间邢台臭氧日变化主要呈... 近地面臭氧污染日趋严重,对人类健康和动植物生长有显著危害.对合肥和邢台两地近地面臭氧结果进行了对比分析。2003~2004年期间合肥地区臭氧浓度日变化呈现较明显的早、中、晚"三峰型"结构;2016年5~6月观测期间邢台臭氧日变化主要呈现早、中"双峰"型结构。合肥臭氧观测站周围被树木环绕、水库包围,植物释放的挥发性有机物引发的光化学反应不容忽视;陆地和水面之间形成的湖陆风下沉气流是形成早晚次峰的主要原因。邢台属于复合型污染地区,臭氧浓度分析应综合考虑污染源、臭氧前体物成分、气象条件、地理位置等因素。合肥地区数据研究表明,强太阳辐射、温度较高、相对湿度较低的天气有利于臭氧生成。 展开更多
关键词 近地面臭氧浓度 气象因素 臭氧污染
大气探测激光雷达网络和星载激光雷达技术综述
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作者 田晓敏 刘东 +6 位作者 徐继伟 王珍珠 王邦新 吴德成 钟志庆 王英俭 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第6期401-416,共16页
大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据获取能力成为大气探测强有力的工具.通过激光雷达观测网络和星载激光雷达,可以获得大空间尺度持续的四维大气信息,满足环境、气象和气候研究的需要.介绍了目前存在的比较... 大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据获取能力成为大气探测强有力的工具.通过激光雷达观测网络和星载激光雷达,可以获得大空间尺度持续的四维大气信息,满足环境、气象和气候研究的需要.介绍了目前存在的比较重要的激光雷达网络和航天强国的星载激光雷达计划.主要的激光雷达网络有全球大气成分变化探测网(NDACC)、欧洲气溶胶研究激光雷达观测网(EARLINET)、亚洲沙尘激光雷达观测网(AD-NET)、美国东部激光雷达观测网(REALM)、微脉冲激光雷达网(MPLNET)和独联体激光雷达网(CIS-LINET),分别介绍了它们各自的功能、激光雷达类型和站点、日常观测活动与规范.激光雷达空间技术试验(LITE)开启了星载激光雷达的新纪元,之后美国航空航天局NASA、欧空局ESA和日本宇航局JAXA先后开展了星载激光雷达计划,分别介绍了这些星载激光雷达的科学目标、激光雷达类型及相关参数以及技术原理。中国也正在筹划研制激光雷达卫星载荷,用于探测大气气溶胶、云和二氧化碳.最后总结说明了激光雷达网络化和卫星载荷的优势和应用. 展开更多
关键词 大气激光雷达 网络化探测 星载探测 环境监测 气象气候
拉曼激光雷达测量水汽的误差源分析研究
10
作者 史悦 +4 位作者 谭敏 王邦新 吴德成 刘东 王英俭 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第3期170-177,共8页
常规手段测量水汽的时空分辨率较低,激光雷达可以有效提高局地短期天气预报的可信度。通过自研的拉曼激光雷达,依据误差传递理论,分析水汽混合比的误差。同时,利用无线电探空仪与拉曼激光雷达对比。分析结果表明:激光雷达测量水汽主要... 常规手段测量水汽的时空分辨率较低,激光雷达可以有效提高局地短期天气预报的可信度。通过自研的拉曼激光雷达,依据误差传递理论,分析水汽混合比的误差。同时,利用无线电探空仪与拉曼激光雷达对比。分析结果表明:激光雷达测量水汽主要包括定标常数、大气透过率修正和测量信号三个误差源.其中,定标常数误差随高度不变,约为4%,是1.5 km以下误差的主要来源;大气透过率修正误差随高度升高而增加,洁净天气下对相对误差的影响小于4%;测量信号误差在洁净天气下,较3 km高度以内一般小于20%,在3 km高度以上,成为误差的主要来源。比对结果显示:激光雷达计算误差和比对误差一致性较好.上述分析结果对于提高激光雷达在气象预报中的应用起到很好的辅助作用. 展开更多
关键词 拉曼激光雷达 水汽混合比 误差分析
北京2014年冬季边界层高度与颗粒物浓度的相关性研究 预览 被引量:1
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作者 谭敏 +4 位作者 王邦新 吴德成 马晖 刘东 王英俭 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2018年第7期177-184,共8页
拉曼激光雷达已经广泛应用于大气气溶胶、大气温度和水汽的空间分布及时间演变特征测量。为了获取北京污染期间大气气溶胶边界层的特征,2014年11月-2015年1月期间在中国科学院大学雁栖湖校区利用拉曼激光雷达进行连续观测。使用梯度法... 拉曼激光雷达已经广泛应用于大气气溶胶、大气温度和水汽的空间分布及时间演变特征测量。为了获取北京污染期间大气气溶胶边界层的特征,2014年11月-2015年1月期间在中国科学院大学雁栖湖校区利用拉曼激光雷达进行连续观测。使用梯度法处理激光雷达观测数据得到边界层高度,同时与国家环保部提供的当地颗粒物浓度数据进行对比。观测期间灰霾天共出现15天,污染天出现27天,干净天出现24天。灰霾天、污染天和干净天三种情况下的平均大气边界层高度范围分别为0.6-0.9、0.9-1.3、1-1.9 km;PM(2.5)的质量浓度范围分别为143-203、77-90、17-34μg/m-3;PM(10)的质量浓度范围分别为170-271、103-153、33-78μg/m-3。研究结果表明:北京地区大气边界层高度对近地面颗粒物浓度具有明显的负相关影响。干净天、污染天和灰霾天下的PM(2.5)和PM(10)的质量浓度变化率随大气边界层高度降低而依次增大。灰霾天大气边界层高度引起的PM(2.5)质量浓度平均变化率为-242.4μg·m-(-3)/km,约为污染天(-114.8μg·m-(-3)/km)的两倍,干净天(-77.4μg·m-(-3)/km)的三倍;灰霾天大气边界层高度引起的PM(10)质量浓度平均变化率为-224.2μg·m-(-3)/km,约为污染天(-117.6μg·m-(-3)/km)的两倍,干净天(-90.4μg·m-(-3)/km)的两倍。 展开更多
关键词 拉曼激光雷达 大气边界层高度 颗粒物 大气污染
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研究星载IPDA激光雷达探测CO2光谱纯度 预览
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作者 马晖 邓迁 +7 位作者 刘东 谭敏 徐继伟 王珍珠 王邦新 黄见 王英俭 《中国环境科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2018年第11期4010-4016,共7页
光谱纯度是积分路径差分吸收激光雷达最重要的系统参数之一,光谱纯度直接影响CO2数据的探测精度.在模式研究中要求输入观测的CO2数据误差小于1×10-6,对激光器光谱纯度参数设计提出很高要求.本文采用有效吸收截面分析探测反演误差... 光谱纯度是积分路径差分吸收激光雷达最重要的系统参数之一,光谱纯度直接影响CO2数据的探测精度.在模式研究中要求输入观测的CO2数据误差小于1×10-6,对激光器光谱纯度参数设计提出很高要求.本文采用有效吸收截面分析探测反演误差的方法,研究了由光谱纯度带来的CO2柱浓度探测误差,并基于窄带滤波器对光谱不纯能量的抑制作用,对不同带宽的窄带滤波器进行选择和分析,从而达到降低对光谱纯度的要求,提升探测精度的目的,最后讨论了由于窄带滤波器造成的能量衰减所对随机误差的影响.结果表明:当光谱纯度为99.9%,窄带滤波器带宽1GHz,透射率为0.86,脉冲能量为100mJ时CO2探测的系统误差小于0.084×10-6,随机误差小于0.02×10-6,满足探测精度要求. 展开更多
关键词 激光雷达 光谱纯度 IPDA 误差分析
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IPDA激光雷达数据反演快速精确优化算法 预览
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作者 马晖 刘东 +6 位作者 李文峰 廖鹤 王珍珠 王邦新 黄见 王英俭 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第4期1014-1018,共5页
研究了积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达中采用洛伦兹线型代替伏格特线型对机载平台探测CO2柱浓度精度的影响。建立仿真模型,讨论两种线型在数据反演中对温度和气压的敏感性,以及探测相对误差变化随飞行高度的变化。结果表明:伏格特和洛... 研究了积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达中采用洛伦兹线型代替伏格特线型对机载平台探测CO2柱浓度精度的影响。建立仿真模型,讨论两种线型在数据反演中对温度和气压的敏感性,以及探测相对误差变化随飞行高度的变化。结果表明:伏格特和洛伦兹线型得到的吸收截面,温度和气压敏感性,相对随机误差分别为0.860%,-0.703%和0.224%,基本没有差别,但是洛伦兹线型可以有效地提高光谱参数计算效率。机载IPDA激光雷达采用洛伦兹线型可以快速高精度反演飞行路径上CO 2柱浓度,降低了对系统计算能力的要求,有助于实现在飞期间数据实时反演和分析,以及实施针对突发事件的飞行规划,同时也有助于进一步实现机载激光雷达系统的小型化和集成化。 展开更多
关键词 IPDA CO2 激光雷达 光谱计算
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合肥地区PM2.5质量浓度与气溶胶后向散射系数之间吸湿因子的拟合
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作者 张辉 陶宗明 +5 位作者 麻晓敏 单会会 王申浩 刘东 王英俭 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第7期157-163,共7页
目前直接探测PM2.5质量浓度高度廓线有一定的困难,但可以通过一定的关系把激光雷达探测出的气溶胶后向散射系数高度廓线转化为PM2.5质量浓度高度廓线。在把气溶胶后向散射系数廓线转化为PM2.5质量浓度的过程中,气溶胶吸湿因子是一个关... 目前直接探测PM2.5质量浓度高度廓线有一定的困难,但可以通过一定的关系把激光雷达探测出的气溶胶后向散射系数高度廓线转化为PM2.5质量浓度高度廓线。在把气溶胶后向散射系数廓线转化为PM2.5质量浓度的过程中,气溶胶吸湿因子是一个关键的参数。激光雷达系统可探测气溶胶后向散射系数在近地面的高度分布廓线,PM2.5质量探测仪可探测所在处的PM2.5质量浓度和大气相对湿度。将这两种仪器置于同一地点同时进行探测,以获取同一地点同一时间的气溶胶后向散射系数、PM2.5质量浓度和大气相对湿度。在理论的指导下对所探测的数据进行拟合,可得出吸湿因子的表达式。对2016年5月—2017年10月合肥地区仪器所在地的气溶胶后向散射系数、PM2.5质量浓度和大气相对湿度的探测数据进行拟合,获得了PM2.5质量浓度与气溶胶后向散射系数之间吸湿因子的变化规律。 展开更多
关键词 测量 PM2.5质量浓度 后向散射系数 吸湿因子
大气气溶胶谱分布的多波长拟合模拟反演 被引量:2
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作者 徐继伟 刘东 +5 位作者 王珍珠 王邦新 钟志庆 马晖 王英俭 《光学学报》 CSCD 北大核心 2017年第10期42-48,共7页
在构建355,532,1064nm 3个波长的后向散射效率因子与355nm和532nm两个波长的消光效率因子查算表的基础上,正演计算出气溶胶的3个波长的后向散射系数与两个波长的消光系数(3β和2α)。通过非线性拟合,模拟反演了对数正态单峰分布情况... 在构建355,532,1064nm 3个波长的后向散射效率因子与355nm和532nm两个波长的消光效率因子查算表的基础上,正演计算出气溶胶的3个波长的后向散射系数与两个波长的消光系数(3β和2α)。通过非线性拟合,模拟反演了对数正态单峰分布情况下气溶胶的谱分布参数。结果表明:该方法可以反演得到单峰分布的气溶胶谱分布参数,不同初始值对反演结果的影响较小;复折射指数对气溶胶谱分布的反演起重要作用,当复折射指数的实部和虚部分别具有±1步长范围内的不确定性时,反演得到的粒子数浓度、几何标准偏差和峰值半径3个参数的相对误差分别为20.32%、33.50%和24.72%,其中实部比虚部的误差贡献更大。该研究为多波长激光雷达反演气溶胶谱分布垂直廓线的研究提供了理论基础。 展开更多
关键词 大气光学 气溶胶 谱分布 非线性拟合 激光雷达 多波长
纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度 预览 被引量:1
16
作者 尚震 +5 位作者 王邦新 谭敏 钟志庆 王珍珠 刘东 王英俭 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2017年第10期119-126,共8页
对流层大气温度的垂直分布特征直接关联天气现象和大气污染物扩散,一直是气象和环境部门的重点观测对象。当前激光雷达技术已经成为探测对流层大气温度垂直分布和时间演变的有效手段。然而由于对流层中含有大量的气溶胶粒子,因此利用... 对流层大气温度的垂直分布特征直接关联天气现象和大气污染物扩散,一直是气象和环境部门的重点观测对象。当前激光雷达技术已经成为探测对流层大气温度垂直分布和时间演变的有效手段。然而由于对流层中含有大量的气溶胶粒子,因此利用传统的振动拉曼和瑞利散射激光雷达技术测量大气温度具有一定的局限性,尤其是边界层内存在高浓度的气溶胶粒子会严重降低大气温度测量精度。采用纯转动拉曼激光雷达技术可有效降低气溶胶粒子对测量温度精度的影响。纯转动拉曼测温激光雷达的核心是分光单元设计,国内外研究普遍使用基于双光栅干涉仪的分光方法。文中将采用基于滤光片法的纯转动拉曼信号分光设计,相比而言该方法具有更高的分光效率,并且能够通过调节滤光片的角度改变激光雷达系统的灵敏度,操作更为简单。在中国科学院“大气灰霾追因与控制”先导专项支持下,该激光雷达与2014年11月安置在中国科学技术大学超级大气观测站。在亚太经济合作组织北京会议期间,展开大气环境测量试验。激光紫外波段能量约为200mJ,频率为20Hz,激光脉冲数为5000发,空间分辨率为7.5m。实验结果表明,在晴朗无云气溶胶浓度较小的天气条件下温度测量统计误差小于1.5K,测量高度可达10km,在7.5km以下统计误差小于1K;在有薄云或者轻度雾霾天气条件下,温度测量统计误差在±3K左右,测量有效高度通常在6—8km,在4.8km以下统计误差小于1K。 展开更多
关键词 激光雷达 纯转动拉曼 对流层温度 干涉滤光片
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单波长发射五通道接收激光雷达系统研制 预览 被引量:1
17
作者 陶宗明 单会会 +10 位作者 张辉 张连庆 王申浩 麻晓敏 周浦城 姚翎 薛模根 王邦新 刘东 王英俭 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2017年第10期127-133,共7页
后向散射激光雷达是探测大气气溶胶参数的有力工具,但它存在盲区和过渡区,且需要假设气溶胶的消光后向散射系数比来反演气溶胶的参数,这些限制了它的探测范围和精度。集侧向散射、后向散射和拉曼散射于一体的单波长发射五通道接收激... 后向散射激光雷达是探测大气气溶胶参数的有力工具,但它存在盲区和过渡区,且需要假设气溶胶的消光后向散射系数比来反演气溶胶的参数,这些限制了它的探测范围和精度。集侧向散射、后向散射和拉曼散射于一体的单波长发射五通道接收激光雷达系统,克服了上述困难。该激光雷达可以探测气溶胶的退偏比廓线、水汽混合比廓线、后向散射系数廓线和消光系数廓线等。气溶胶后向散射系数和消光系数可从地面到对流层顶进行探测,气溶胶退偏比廓线可以在对流层内进行探测,水汽混合比廓线可以在边界层内进行探测。在硬件条件的基础上,分析了各通道的信噪比和探测结果的随机相对误差。实例探测表明:该激光雷达系统数据可靠,探测范围较广。该系统的建立,为进一步深入研究气溶胶消光系数、水汽时空分布以及它们之间相互关系奠定了坚实的实验基础。 展开更多
关键词 大气光学 大气散射 激光雷达 后向散射系数 水汽混合比 退偏比
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三波长激光雷达探测卷云有效激光雷达比 被引量:3
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作者 季承荔 陶宗明 +9 位作者 胡顺星 张学海 刘东 王珍珠 钟志庆 苑克娥 曹开法 黄见 王英俭 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期262-268,共7页
根据米氏散射理论,对卷云消光特性、有效激光雷达比与波长之间的关系进行了模拟研究,并基于三波长激光雷达系统于2011年1月至2012年10月在合肥西郊的观测资料,计算了卷云不同波长的有效激光雷达比。理论和实验结果均表明,对三波长... 根据米氏散射理论,对卷云消光特性、有效激光雷达比与波长之间的关系进行了模拟研究,并基于三波长激光雷达系统于2011年1月至2012年10月在合肥西郊的观测资料,计算了卷云不同波长的有效激光雷达比。理论和实验结果均表明,对三波长激光雷达系统所用的355,532,1064nm三个波长而言,卷云的消光系数与波长无关,有效激光雷达比随着波长的增大而增大。合肥地区的卷云有效激光雷达比主要分布在10~70sr之间,它们对应三个波长上的均值分别为(21.0±9.3)sr,(29.4±11.7)sr,(38.1±11.4)sr。355nm波长的卷云有效激光雷达比秋季最低,而532nm和1064nm波长则秋季最高。 展开更多
关键词 大气光学 有效激光雷达比 激光雷达 卷云 消光特性
大气探测激光雷达自动准直方法综述 被引量:1
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作者 肖铃 刘东 +2 位作者 王英俭 王珍珠 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2016年第3期161-171,共11页
大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行(又称准直或对光),使得接收到正确的回波信号.准直过程一般分为手动和自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估.因此,高精度、高效率激光... 大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行(又称准直或对光),使得接收到正确的回波信号.准直过程一般分为手动和自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估.因此,高精度、高效率激光雷达自动准直系统的研制是提高激光雷达自动化程度和确保正确探测数据的有效手段.介绍了大气探测激光雷达的工作原理,自动准直方法研究的重要性;综述了大气探测激光雷达自动准直方法,其中着重介绍了激光雷达发射激光的扫描方法和自动准直结果的判定方法,最后比较了不同自动准直方法的优缺点. 展开更多
关键词 激光雷达 自动准直 大气探测 后向散射
合肥西郊2014年近地面气溶胶后向散射系数廓线统计分布 被引量:3
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作者 麻晓敏 张辉 +6 位作者 单会会 赵素贵 江海燕 陶宗明 刘东 王英俭 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期192-198,共7页
为了给环保部门防控大气污染提供科学依据,联合侧向和后向散射激光雷达系统对近地面气溶胶后向散射系数廓线进行高分辨率探测。分析发现,近地面气溶胶后向散射系数廓线随高度变化不尽相同,大致分为4种情况:多层结构、随高度升高而增加... 为了给环保部门防控大气污染提供科学依据,联合侧向和后向散射激光雷达系统对近地面气溶胶后向散射系数廓线进行高分辨率探测。分析发现,近地面气溶胶后向散射系数廓线随高度变化不尽相同,大致分为4种情况:多层结构、随高度升高而增加、随高度升高而减小以及不随高度变化。分析了连续两个夜晚的气溶胶后向散射系数廓线随时空的变化情况,并对2014年3月至2015年2月合肥西郊82个夜晚数据进行了统计分析,得出近地面气溶胶后向散射系数廓线按季节的分布规律。 展开更多
关键词 大气光学 后向散射系数 侧向散射激光雷达 大气气溶胶
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