基于小波多尺度分析大气边界层高度提取方法研究

1

作者 李猛 李佳欣 +2 位作者 郭心骞 吴德成 刘苏悦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期164-172,共9页

大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差... 大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差较大。提出使用小波多尺度分析方法细化边界层特征结构,从而筛选出有效的细节信息,提高对探索边界层高度的准确性。此外,基于GBQ L-01激光雷达设备实测合肥地区全天气溶胶分布情况,使用小波多尺度分析方法分析对应的平行分量距离平方矫正信号、垂直分量距离平方矫正信号和退偏振比全天分布情况。实验结果表明,该方法准确性高,与梯度法、小波协方差法相比具有更高的稳定性与连续性。对特殊时间点进行数据分析,明确主要影响边界层高度的主要因素,并确定各个时间段的大气边界层高度值。 展开更多

关键词 激光雷达 大气边界层 小波多尺度分析 精细结构 高时空分辨率

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高斯光束湍流大气传输远场扩展半径快速计算方法研究

2

作者 崔询 陈小威 +4 位作者 钱仙妹 朱文越 武鹏飞 闵令云 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期284-293,共10页

高斯光束湍流大气传输的远场有效半径是工程中较为关注的远场光斑特征,文中研究其快速计算方法。基于多场景下高斯光束湍流大气传输波动光学仿真数据,建立了定标规律模型和3种人工智能模型LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)、M... 高斯光束湍流大气传输的远场有效半径是工程中较为关注的远场光斑特征,文中研究其快速计算方法。基于多场景下高斯光束湍流大气传输波动光学仿真数据,建立了定标规律模型和3种人工智能模型LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)、MLP(Multilayer Perceptron)、MFTT(Modified Feature Tokenizer Transformer),比较了不同模型的精度、泛化能力、样本量的影响和计算速度。结果表明:4种模型的精度受训练集样本量的影响,小样本量下定标规律模型精度最高,大样本量下MFTT模型精度最高;数据分为70%的训练集和30%的测试集时,MFTT在测试集上的平均相对偏差为1.36%;MFTT泛化能力最强,定标规律模型计算速度最快。希望为激光大气传输评估快速计算方法的选择和应用提供参考。 展开更多

关键词 大气传输 人工智能 定标规律 精度

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基于相位生成载波和解包裹技术的湍流相位检测方法研究

3

作者 童杰 梅海平 +1 位作者 任益充 陶志炜 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期265-277,共13页

针对光纤湍流测量技术中湍流随机相位差解调算法存在的相位检测周期性边界问题,从内调制相位载波技术原理及其信号表现形式出发,提出了一种结合相位解包裹技术的大气光学湍流相位差解调算法,称之为相位载波解包裹算法(PGCU)。通过数值模... 针对光纤湍流测量技术中湍流随机相位差解调算法存在的相位检测周期性边界问题,从内调制相位载波技术原理及其信号表现形式出发,提出了一种结合相位解包裹技术的大气光学湍流相位差解调算法,称之为相位载波解包裹算法(PGCU)。通过数值模拟,对比分析了该算法与传统微分交叉(DCM)算法在不同条件下的解调误差。仿真结果表明:PGCU算法不仅能够突破检测相位的周期性边界,而且在湍流由强变弱的条件下,其解调误差均值相比DCM算法大幅度降低7~11个数量级,且解调误差与信号幅值、频率均呈正相关趋势;调制频率从2000 Hz提高到7000 Hz,PGCU算法的解调误差最大值减少4个数量级,而DCM算法只能降低8.8%。此外,还提出了动态跟踪调制频率算法来解决调制频率波动带来的误差问题。最后,通过搭建实验平台解调压电陶瓷产生的相位差实验,给出解调相位与测量相位最小相对误差为1.18%,最大相对误差为11.61%,初步验证了PGCU算法的可靠性和精度。该研究通过引入相位解包裹技术,提高了湍流随机相位差检测范围,大幅度降低了解调误差,对光纤湍流测量系统的实际应用有一定的指导意义。 展开更多

关键词 大气光学 大气光学湍流 相位检测方法 相位载波解包裹 随机相位差

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灰霾期间硫酸盐包裹沙尘气溶胶粒子的光学特性研究 被引量：1

4

作者 张学海 魏合理 +3 位作者 段金龙 李卫东 邹曙光 戴聪明 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期427-435,共9页

灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合... 灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合结构变化,建立了沙尘-硫酸盐颗粒的核壳椭球结构模型。采用T矩阵方法,研究了四波段条件(0.44、0.675、0.87、1.02μm)下,混合比对单分散系沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响。结果表明:混合比对沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响主要在Mie散射区,在瑞利散射区,混合比对粒子光学特性影响不大。同时研究结果还表明,当混合比小于0.3时,硫酸盐壳在粒子散射特性中占主导地位;当混合比大于0.7时,粒子散射特性主要受沙尘核的影响;在此区间内,粒子散射特性由硫酸盐与沙尘共同影响,并会出现强于(或弱于)任何一种纯颗粒物的现象。该研究对理解灰霾老化期间单颗粒气溶胶混合结构及其光学特性具有重要意义。 展开更多

关键词 灰霾 沙尘 硫酸盐 非球形粒子 混合比 光学特性

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现代大气光学及其在光电工程应用中的问题分析与展望(特邀) 被引量：8

5

作者 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期14-23,共10页

讨论分析了现代大气光学研究及其在光电工程应用中几个方面的常见问题,给出了下列主要观点:(1)大气对光电工程应用的影响不容忽视;(2)光电工程设计需要考虑大气光学特性;(3)大气对光电工程的影响需要用概率来说明;(4)不能根据天气状况... 讨论分析了现代大气光学研究及其在光电工程应用中几个方面的常见问题,给出了下列主要观点:(1)大气对光电工程应用的影响不容忽视;(2)光电工程设计需要考虑大气光学特性;(3)大气对光电工程的影响需要用概率来说明;(4)不能根据天气状况直接来判断大气对光电系统影响的程度;(5)作为统计平均量的大气光学参数不是唯一确定的;(6)用一个参数Cn2不能可靠地描述大气湍流的光学特性;(7)有必要进一步提高光电仪器大气探测结果的可靠性;(8)大气湍流对光电系统性能的影响难以完全被消除;(9)不需要投入很大精力去研究一些理想的问题。根据现状,提出了一些值得深入研究的大气光学问题。 展开更多

关键词 大气光学 光电工程 大气吸收 大气散射 大气湍流

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大气对光学成像的影响及校正技术 被引量：3

6

作者 王英俭 时东锋 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期409-417,共9页

目标高分辨光学成像在众多光电工程领域中具有重要的应用价值。然而,在很多目标观测场景中,光波都要经大气进行传输,从而导致成像质量的退化,克服复杂大气干扰获取高质量图像一直以来都备受各国学者的关注。特别是近年来随着激光技术的... 目标高分辨光学成像在众多光电工程领域中具有重要的应用价值。然而,在很多目标观测场景中,光波都要经大气进行传输,从而导致成像质量的退化,克服复杂大气干扰获取高质量图像一直以来都备受各国学者的关注。特别是近年来随着激光技术的进步,由于激光雷达在距离分辨、三维成像等方面的优势,主动成像技术也取得了很大发展,其中大气的影响和校正同样是一项不容忽视的问题。大气对成像的影响主要包括两个方面:大气湍流和大气悬浮粒子。针对这两方面对成像的影响进行分析,同时对国内外学者发展的消除大气影响、进行高质量成像的主要技术进行了简要介绍,并结合本课题组在相关领域的长期研究,对几个值得关注的方面进行了总结和展望。 展开更多

关键词 大气光学 大气湍流 大气散射 分辨率 点扩散函数

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激光外差技术高分辨整层大气透过率测量及水汽浓度反演研究 被引量：3

7

作者 黄印博 曹振松 +7 位作者 卢兴吉 黄俊 刘强 戴聪明 黄宏华 朱文越 饶瑞中 王英俭 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期497-505,共9页

整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参数,在激光大气传输、红外辐射传输的研究以及光电系统的工程应用中都具有非常重要的研究意义。介绍了激光外差技术的测量原理,并着重介绍了利用激光外差光谱技术高分辨测量整层大气透过率... 整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参数,在激光大气传输、红外辐射传输的研究以及光电系统的工程应用中都具有非常重要的研究意义。介绍了激光外差技术的测量原理,并着重介绍了利用激光外差光谱技术高分辨测量整层大气透过率的原理和方法,以及同步反演水汽廓线分布、柱浓度的方法。进而介绍了课题组研制的4.5μm、3.53μm波段高分辨率激光外差光谱仪,光谱分辨率分别达到了0.006 cm-1、0.002 cm-1,以及利用这些测量装置在合肥开展的整层大气透过率测量与水汽浓度反演的典型结果。最后对激光外差技术在光电系统工程应用中的后续发展进行了展望。 展开更多

关键词 大气光学 整层大气透过率 水汽浓度 激光外差技术

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大口径米量级的激光光束质量测量装置标定方法研究

8

作者 朱菲 侯再红 +3 位作者 王港雨 秦来安 靖旭 吴德成 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期872-880,共9页

随着激光的应用越来越广泛,大口径米量级的激光光束质量测量具有重要的研究价值。为规避大气影响,对大口径米量级的激光光束质量的测量一般采用波前测量法在激光系统出口处直接测量。而为了实现精确测量,则需先对大口径米量级的激光光... 随着激光的应用越来越广泛,大口径米量级的激光光束质量测量具有重要的研究价值。为规避大气影响,对大口径米量级的激光光束质量的测量一般采用波前测量法在激光系统出口处直接测量。而为了实现精确测量,则需先对大口径米量级的激光光束质量测量系统进行零点标定。本文提出了一种采用小口径的标定光源对大口径测量系统进行扫描标定的方法,分析了不同扫描方式下由标定光源平行度残余误差引起的光斑质心偏移情况,并对不同扫描方式下不同标定光源平行度残余误差对系统测量精度的影响进行了仿真分析。根据波前复原结果,选择了单向扫描方式,并提出在缩比验证测量系统口径为127 mm时,标定光源平行度残余误差应不大于5μrad;在实际测量系统口径为1.27 m时,标定光源平行度残余误差应不大于0.5μrad。 展开更多

关键词 激光技术 光束质量 大口径米量级的测量系统 零点标定 平行度残余误差

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基于深度学习的合成孔径成像系统共共相误差检测研究综述 被引量：2

9

作者 马慧敏 檀磊 +4 位作者 张京会 张鹏飞 宁孝梅 刘海秋 高彦伟 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期927-941,共15页

光学合成孔径成像系统是利用多个小口径望远镜排列成稀疏孔径阵列来增大系统等效口径,从而实现大口径光学系统的高分辨成像效果。子孔径间的共相误差探测是实现合成孔径系统高分辨率成像的重要前提,该技术一直是该领域研究人员关注的焦... 光学合成孔径成像系统是利用多个小口径望远镜排列成稀疏孔径阵列来增大系统等效口径,从而实现大口径光学系统的高分辨成像效果。子孔径间的共相误差探测是实现合成孔径系统高分辨率成像的重要前提,该技术一直是该领域研究人员关注的焦点之一。新兴的人工智能及大数据技术为合成孔径成像系统共相误差探测提供了新思路和开辟了新方向。本文在简要回顾合成孔径成像系统共相误差探测方法的基础上,介绍和分析了近年来深度学习技术在合成孔径成像系统共相误差探测方面的研究进展,并对未来发展方向进行了总结和展望。 展开更多

关键词 大气光学 合成孔径 共相误差检测 深度学习 卷积神经网络

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星载云–气溶胶激光雷达光机系统结构及研究进展 被引量：7

10

作者 李路 谢晨波 +5 位作者 庄鹏 邢昆明 方志远 储玉飞 邵甲第 王邦新 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期27-44,共18页

气溶胶辐射强迫效应主要通过气溶胶与辐射相互作用(aerosol-radiation interaction,ARI)和气溶胶与云相互作用(aerosol-cloud interaction,ACI)两种途径来影响地球辐射收支平衡,联合国气候变化政府间专家委员会(Intergovernmental Panel... 气溶胶辐射强迫效应主要通过气溶胶与辐射相互作用(aerosol-radiation interaction,ARI)和气溶胶与云相互作用(aerosol-cloud interaction,ACI)两种途径来影响地球辐射收支平衡,联合国气候变化政府间专家委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在第五次报告指出,气溶胶与云的相互作用是最主要的不确定性辐射强迫因子之一。在云–气溶胶全球探测领域中,星载云–气溶胶遥感雷达的探测能力与发展方向对研究者们研究全球云–气溶胶分布特点越来越重要。首先对星载云–气溶胶遥感雷达技术的应用现状进行了分析,并针对典型星载云–气溶胶激光雷达(激光雷达空间技术实验LITE、正交偏振云–气溶胶激光雷达CALIPSO、云–气溶胶传输系统CATS、大气激光雷达ATLID)的探测任务、光机系统参数、结构及材料等技术特点进行了详细的分析研究;其次从工作机制、光机系统结构、应用材料和探测能力等方面对各星载云–气溶胶激光雷达系统特点进行了对比,提出星载云–气溶胶激光雷达光机系统结构设计特点与方法;最后分析了当前星载云–气溶胶激光雷达系统技术特点及发展方向,为我国发展星载云–气溶胶激光雷达提供技术方向及发展建议。 展开更多

关键词 地球辐射 星载云–气溶胶激光雷达 遥感技术 光机结构

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高空间分辨率关联成像技术研究 被引量：1

11

作者 李能菲 黄见 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期549-557,共9页

关联成像受限于成像机制,其空间分辨率与时间分辨率相互制约。成像空间分辨率越高,所需的调制散斑越多,对应的采集时间越长。针对此瓶颈,提出采用多个低空间分辨率散斑同时对高空间分辨率物体调制的关联成像方法,利用单像素探测器接收... 关联成像受限于成像机制,其空间分辨率与时间分辨率相互制约。成像空间分辨率越高,所需的调制散斑越多,对应的采集时间越长。针对此瓶颈,提出采用多个低空间分辨率散斑同时对高空间分辨率物体调制的关联成像方法,利用单像素探测器接收被调制物体信号,并基于迭代算法与压缩感知算法重构高空间分辨率成像物体图像。利用数值仿真验证了所提方法的有效性。研究结果表明,所实现的高空间分辨率关联成像技术大幅降低了调制散斑数量,减少了在线采样时间,在生物医学等要求高空间分辨率且对采样时间苛刻的领域具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 量子光学 关联成像 压缩感知 迭代算法 高空间分辨率成像

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余弦编码复用高空间分辨率关联成像研究 被引量：1

12

作者 李能菲 孙宇松 黄见 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期973-982,共10页

发展了一种余弦编码复用高空间分辨率关联成像技术。首先通过构造多个低空间分辨率的余弦编码散斑复用为高空间分辨率调制散斑对目标进行调制照明,单像素探测器收集调制光与目标相互作用后产生的散射光强,由迭代算法复原出目标的混叠图... 发展了一种余弦编码复用高空间分辨率关联成像技术。首先通过构造多个低空间分辨率的余弦编码散斑复用为高空间分辨率调制散斑对目标进行调制照明,单像素探测器收集调制光与目标相互作用后产生的散射光强,由迭代算法复原出目标的混叠图像。进而鉴于余弦编码所特有的确定性频谱结构,利用数字图像处理方法高效解码重构出多个低空间分辨率物体图像,最终拼接为高空间分辨率目标图像。理论分析了余弦编码复用高空间分辨率关联成像技术实现方法,并仿真验证了该方法的有效性。本方法大幅降低了传统高空间分辨率关联成像所需的调制散斑,减少了在线采样时间与离线图像重构时间,提高了高空间分辨率关联成像的成像效率。 展开更多

关键词 量子光学 关联成像 傅里叶变换 余弦编码复用 高空间分辨率成像

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深度湍流条件下激光往返传输漂移特性的实验探究

13

作者 李昕淼 梅海平 +3 位作者 张骏昕 李艳玲 邓涵凌 陶志炜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期173-182,共10页

为探究深度湍流条件下激光往返传输的漂移特性,基于修正的Rytov理论,推导了深度湍流条件下光束漂移角方差表达式。搭建了折返路径激光成像探测系统,实验获取了1 km和7 km传输路径上不同时段激光光斑的回波图像和大气相干长度。利用回波... 为探究深度湍流条件下激光往返传输的漂移特性,基于修正的Rytov理论,推导了深度湍流条件下光束漂移角方差表达式。搭建了折返路径激光成像探测系统,实验获取了1 km和7 km传输路径上不同时段激光光斑的回波图像和大气相干长度。利用回波图像计算了漂移角均方差及其各向异性因子并与理论对比。结果表明:漂移角均方差和大气相干长度随时间变化具有明显周期性,两者变化同步,但趋势相反。1 km传输路径上,漂移角均方差在2~24μrad之间波动。而7 km传输路径上漂移角均方差在4~26μrad之间波动。通过对比Kolmogorov理论、Von Karman理论、Exponential理论和修正的Rytov理论模型下漂移角均方差与实测值的相对偏差发现:基于Von Karman理论的模型与1 km传输路径上漂移角均方差的实测值更为吻合,平均相对偏差约为18.20%,基于修正Rytov折射率功率谱理论的模型与7 km传输路径上漂移角均方差的实测值更为吻合,平均相对偏差约为21.09%。在1 km和7 km传输路径上,漂移特性均随着大气相干长度的减小而趋于各向同性。相关实验结果进一步揭示了深度湍流下往返路径传输激光漂移的机理,对于长距离空间光通信维持稳定通信链路具有一定参考价值。 展开更多

关键词 深度湍流 折返路径 激光光斑 漂移角均方差 大气相干长度

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气压调谐的窄带滤波器研制及其在铁共振荧光激光雷达中的应用

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作者 李春伟 邓迁 +3 位作者 李乘 吴德成 刘东 王珍珠 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期196-205,共10页

铁共振荧光激光雷达是探测中间层顶至热层底部区域的温度和风场的重要设备,但在白天时段,由于强天空背景噪声的存在,铁原子共振荧光信号常被淹没,而无法实现中高层大气的温度和风场探测。为了解决该问题,本文研制了气压调谐的窄带滤波器... 铁共振荧光激光雷达是探测中间层顶至热层底部区域的温度和风场的重要设备,但在白天时段,由于强天空背景噪声的存在,铁原子共振荧光信号常被淹没,而无法实现中高层大气的温度和风场探测。为了解决该问题,本文研制了气压调谐的窄带滤波器,提出了将两个空气间隙的法布里-珀罗标准具串联并与窄带干涉滤光片组合的滤波新方法,并最终应用于铁共振荧光多普勒激光雷达中,实现了在白天时段对大气中间层顶至热层底部区域的温度和风场探测。首先,通过定义滤波器性能评价函数,对滤波器的滤波性能进行了定量分析,确定了两个标准具的带宽、自由光谱范围等参数;并进一步设计了基于PID算法的控制系统,实现了对标准具腔气压的精确控制;随后,通过模拟仿真测试了滤波器的设计指标;最后,通过外场试验证明了滤波器在铁共振荧光激光雷达中的滤波效果,其信噪比达到136以上,实现了铁层区域的风速和温度探测。 展开更多

关键词 大气光学 窄带滤波器 法布里-珀罗标准具 铁共振荧光激光雷达

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通用大气辐射传输软件CART在场景计算中的应用(特邀) 被引量：2

15

作者 魏合理 戴聪明 +8 位作者 武鹏飞 李建玉 孙凤萤 唐超礼 黄宏华 李学彬 朱文越 饶瑞中 王英俭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1-10,共10页

研制了通用大气辐射传输软件CART,可以根据大气参数计算可见光到远红外波段的大气光谱透过率和背景辐射(包括环境散射太阳辐射和热辐射)。光学工程特别关注某一波段的大气透过率随天顶角、距离等参数的多维变化,需要快速计算这些场景变... 研制了通用大气辐射传输软件CART,可以根据大气参数计算可见光到远红外波段的大气光谱透过率和背景辐射(包括环境散射太阳辐射和热辐射)。光学工程特别关注某一波段的大气透过率随天顶角、距离等参数的多维变化,需要快速计算这些场景变化的大气光学特性。介绍了CART新增的大气辐射传输二维场景计算功能。引入离散坐标法(DISORT)模块,一次计算可同时得到各方位角和天顶角的多次散射辐射强度,大大提高了计算效率。对于大气透过率和热辐射随空间位置的变化缓慢的特点,采用抽样计算、样条插值的方法,在保持计算精度基本不变的情况下,大大节省了计算时间。对于场景计算,相对于逐点串行计算,速度提高了2~3个量级。这在实际工程应用的大气辐射传输场景计算中将有重要的应用。 展开更多

关键词 CART 大气透过率 大气背景辐射 场景仿真 快速计算

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直接测风激光雷达频率跟踪技术及对流层平流层大气风场观测 被引量：2

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作者 方志远 赵明 +6 位作者 杨昊 邢昆明 王邦新 陈剑锋 邓旭 程亮亮 谢晨波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期195-203,共9页

为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场,搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理,使用转台式探测结构,通过频率跟踪的手段对频率漂移进... 为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场,搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理,使用转台式探测结构,通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪,确保测风的精度。实验结果表明,该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好,频率跟踪的范围为±50 MHz,可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测,在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后,随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km,夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比,风速误差均小于10 m/s,其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%,探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致,误差范围在10°~20°之间,在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析,结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。 展开更多

关键词 直接测风激光雷达 大气风场 法布里-珀罗干涉仪 瑞利散射

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探测器阵列高精度二维标定平台控制系统设计

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作者 于龙昆 李智祥 +2 位作者 温小辉 刘辉 谭逢富 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期300-309,共10页

为了实现快速、高精度探测器阵列标定,对探测器阵列高精度二维标定平台控制系统进行了研究,设计了采用单片机控制步进电机加编码器的闭环位移控制系统。介绍了该平台的标定原理和硬、软件控制系统设计,并对控制PID算法进行了研究,最后... 为了实现快速、高精度探测器阵列标定,对探测器阵列高精度二维标定平台控制系统进行了研究,设计了采用单片机控制步进电机加编码器的闭环位移控制系统。介绍了该平台的标定原理和硬、软件控制系统设计,并对控制PID算法进行了研究,最后搭建了标定系统对控制系统进行综合测试。实验结果表明该控制系统有良好的控制能力,平台在600 mm×600 mm的有效行程内定位精度可达-11~12μm,十次单点测试数据变异系数为0.13%,连续模式下平均测量误差为1.65%。该平台设计满足探测器阵列的标定要求,为探测器阵列标定提供了一种有效手段。 展开更多

关键词 控制工程 探测器阵列标定 二维平台 闭环控制系统 步进电机 PID算法

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无线激光功率计数据采集传输模块设计

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作者 施飞宇 张京会 +6 位作者 蔡亦华 蒋涛 李林格 方平 沐超 黄童 范承玉 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期752-760,共9页

为实现远程激光功率的测量并保证数据传输的安全性,设计了一种非联网的无线激光功率计数据采集传输模块。该模块由三个部分组成:STM32数据采集模块、无线RS485透传模块和Qt上位机软件。其中STM32数据采集模块将探测器采集的电压模拟信... 为实现远程激光功率的测量并保证数据传输的安全性,设计了一种非联网的无线激光功率计数据采集传输模块。该模块由三个部分组成:STM32数据采集模块、无线RS485透传模块和Qt上位机软件。其中STM32数据采集模块将探测器采集的电压模拟信号转换为数字信号,无线RS485透传模块负责STM32数据采集模块与PC端的数据通信,Qt上位机程序处理接收的数据并显示实时激光功率曲线。验证实验结果表明,在1 km传输距离下,该模块成功采集到完整的激光功率曲线,数据传输出错率为0。该模块实现了远距离、高速率的功率数据采集和传输功能,为后期无线激光功率计的研制工作奠定了基础。 展开更多

关键词 激光功率计 无线数据采集传输 模块化设计 Qt上位机软件

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探测器阵列靶电路系统的可靠性设计

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作者 袁礼朝 谭逢富 +2 位作者 黄志刚 程乙轮 侯再红 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期881-890,共10页

探测器阵列靶是测量激光强度时空分布的常用设备,电路系统作为其重要组成部分,其可靠性是影响探测器阵列靶能否高效稳定运行的关键因素之一。本文首先对电路系统进行了故障模式及影响分析(FMEA),获得不同模块对系统整体可靠性的影响。... 探测器阵列靶是测量激光强度时空分布的常用设备,电路系统作为其重要组成部分,其可靠性是影响探测器阵列靶能否高效稳定运行的关键因素之一。本文首先对电路系统进行了故障模式及影响分析(FMEA),获得不同模块对系统整体可靠性的影响。为计算电路系统的可靠度,引入了每个模块的重要度,并在对模块重要度进行分析时,对传统AGREE分配法中的重要度进行了改进。随后根据改进的AGREE分配法,对可靠度指标进行分配,对不满足可靠度指标的模块,采用冗余设计提高它们的可靠度。最终使得电路系统工作5 h的可靠度由0.99931830提高到0.99996730。本研究为探测器阵列靶电路系统的可靠性设计与分配提供了方法与依据。 展开更多

关键词 激光技术 重要度 可靠度 AGREE分配法 故障模式及影响分析 探测器阵列靶

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基于连续波腔衰荡光谱的CO_(2)气体分析装置研制 被引量：2

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作者 马维光 周晓彬 +5 位作者 曹振松 许非 田建飞 周月婷 刘建鑫 赵刚 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期633-640,共8页

连续波腔衰荡光谱技术(CW-CRDS)可以实现对痕量气体的高灵敏检测。基于(CW-CRDS),采用近红外分布反馈式二极管激光器(DFB-DL)和半导体光放大器(SOA),使用自主设计的高精细度Fabry–Pérot腔、激光驱动器、阈值检测电路,实现了紧凑... 连续波腔衰荡光谱技术(CW-CRDS)可以实现对痕量气体的高灵敏检测。基于(CW-CRDS),采用近红外分布反馈式二极管激光器(DFB-DL)和半导体光放大器(SOA),使用自主设计的高精细度Fabry–Pérot腔、激光驱动器、阈值检测电路,实现了紧凑型气体分析装置的设计。其中SOA在放大激光功率、提升衰荡信号信噪比的同时,还作为光开关,用于触发衰荡事件。整个系统集成在一个700 mm×300 mm×185 mm的定制机箱中,基于该装置测量了位于6359.97 cm^(−1)处的CO_(2)气体,对空腔衰荡的时间序列分析结果显示系统的探测极限为3.85×10^(−8)cm^(−1)。 展开更多

关键词 光谱学 气体分析装置 腔衰荡光谱 CO_(2)气体检测 分布反馈式二极管激光器

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