导读:本文包含了拉曼激光雷达论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:气溶胶,拉曼激光雷达,后向散射系数,消光系数
拉曼激光雷达论文文献综述
张钰星[1]（2019）在《多波段拉曼激光雷达大气气溶胶光学参量的精细探测技术研究》一文中研究指出气溶胶是影响地球环境气候以及大气辐射特性的重要物质,它的光学参量如消光系数、后向散射系数和雷达比对于分析大气中气溶胶的粒径大小、种类、微物理参。量以及研究气溶胶的散射特性具有非常重要的意义。拉曼激光雷达因其探测系统分光结构容易实现,并且不需假定雷达比即可得到光学参量的优点而被许多研究人员用于大气探测。论文针对振动拉曼散射激光雷达探测技术展开研究,根据振动拉曼散射光谱特征,研究了紫外光和可见光波段的拉曼激光雷达探测技术。根据振动拉曼激光雷达探测气溶胶的原理,研究了消光系数和后向散射系数反演算法。利用模拟噪声信号分析了系统噪声对反演结果的影响,讨论了系统常数变化对后向散射系数和雷达比的影响。提出了适用于低能见度探测的系统常数标定方法。设计并搭建了355nm,387nm,532nm 607nm和1 064nm五个通道的多波段拉曼激光雷达实验系统,对分光系统的光学参数进行了测试,利用高空探测信号对实验系统的系统常数进行了标定,推导得出了在纯净天,轻度污染,重度污染等不同实验状态下的系统常数,并用于后向散射系数的反演;利用该激光雷达系统对西安上空的气溶胶开展了实验观测,根据拉曼反演方法得到了 355nm和532nm两个波长的气溶胶后向散射系数廓线、消光系数廓线、并进一步得到了雷达比廓线和色比廓线,同时利用Fernald法反演得到了1064nm的后向散射系数廓线。将拉曼激光雷达和太阳光度计的雷达数据进行了比对分析,验证了拉曼探测方法的可靠性。利用该激光雷达对不同气象条件(雾霾、有云天、晴天)下的气溶胶光学参量进行了探测,得到了不同情况下的光学参量变化特征。对日间大气气溶胶光学参量进行了观测,得到了低空白天气溶胶的光学参量数据。利用长时间探测得到的气溶胶散射信号,绘制了气溶胶后向散射系数颜色比的时间分布变化图,分析了不同污染情况下气溶胶变化过程。(本文来源于《西安理工大学》期刊2019-06-30）
黄波[2]（2019）在《日盲紫外域纯转动拉曼激光雷达探测大气温度技术研究》一文中研究指出大气温度是重要的大气物理参量,它的变化会直接影响到生物的生存以及人类的生产。近年来全球变暖与极端天气频发无不与大气温度密切相关。因此,开展全天时大气温度的探测对于研究大气科学、全球变暖与极端天气的关联性、天气预报等具有非常重要的意义。本文提出一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统,选用Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0nm作为激励波长,从而使得发射光谱及其激励的纯转动拉曼光谱均处于日盲紫外波段内,避开了强烈的太阳背景光对系统探测造成的影响。为了提取适宜的日盲紫外纯转动拉曼谱线作为大气温度的反演对象,本文分别计算了不同温度对下叁种不同提取方案的温度测量不确定度。经过综合比较分析,最终确定日盲紫外纯转动拉曼光谱的最佳提取方案,即在Stokes分支高低量子数通道选取以J=16为中心的5条和以J=5为中心的3条N2和O2的纯转动拉曼谱线,在Anti-Stokes分支高低量子数通道选取以J=18为中心的5条和J=7为中心的3条N2和O2纯转动拉曼谱线作为提取目标。为了分离提取这些具有不同温度灵敏度的日盲紫外纯转动拉曼谱线,本文分别设计了一种二次衍射式光栅多色仪和一种叁次衍射式双光栅多色仪作为分光系统,并系统分析了二次衍射式光栅多色仪的结构、特性和参数等。叁次衍射式双光栅多色仪是在二次衍射式光栅多色仪的基础增加一次衍射式光栅多色仪作为二级分光结构所构成的,其可以提高对米-瑞利散射信号的抑制率。ZEMAX光学仿真表明,二次衍射式光栅多色仪与叁次衍射式双光栅多色仪均可实现日盲紫外纯转动拉曼谱线的有效分离与提取。论文最后开展了日盲紫外纯转动拉曼激光雷达的系统仿真与性能分析研究。系统仿真结果表明,在臭氧浓度分别为5μg/L、10μg/L、15μg/L、20μg/L、25μ/L、30μg/L,生物气溶胶浓度为1000颗粒/L时,并充分考虑臭氧吸收以及荧光对系统探测性能的影响时,所设计的日盲紫外纯转动拉曼激光雷达系统在模拟探测模式下,可分别实现2.5km、2.2km、1.9km、1.7km、1.6km、1.5km高度范围内大气温度的全天时探测。(本文来源于《西安理工大学》期刊2019-06-30）
张晶[3]（2019）在《基于拉曼激光雷达的大气叁相态水同步探测技术研究》一文中研究指出水是唯一具有叁相态的大气参数。水汽是大气中最活跃的成分之一,具有较为明显的时空变化特征,在成云、降水等过程中是不可或缺的重要因素。大气水汽和液态水含量又同时是云降水物理的重要参量,在大气水循环、大气水分收支平衡、云物理中扮演着重要的作用。因此,开展大气叁相态水的识别和探测,对认识云微物理、云降水物理以及人工影响天气过程等具有重要的科学意义和研究价值。论文开展了大气叁相态水拉曼激光雷达的同步探测技术研究,针对叁相态水的拉曼光谱特性,首先通过理论仿真详细探讨了各拉曼通道中滤光片的选型参数对叁相态水光谱重迭特性和探测信噪比的影响;并针对两者无法同时取得最优解的情况,提出了利用多目标规划问题的评价函数方法,分析获得了各通道最优的滤光片参数。结果表明,当固态水、液态水和水汽拉曼通道的窄带滤光片中心波长和带宽分别为397.9 nm(3.1 nm),403.0 nm(5.0 nm)和407.6 nm(0.6 nm)时,可获得各通道间最低的光谱重迭度值和最佳探测信噪比,从而实现了叁相态水同步探测拉曼分光系统的优化设计。针对叁相态水拉曼散射回波信号的串扰问题,论文提出了基于光谱干扰度的大气叁相态水混合比同步反演方法,并理论分析了混合比的反演误差分布。仿真结果表明,回波信号项是影响叁相态水混合比整体误差的首要因素,以3 km为参考点,白天有云天气下水汽、液态水和固态水的整体误差分别为8%、15%和30%左右。搭建了基于二向色镜和干涉滤光片为主要分光器件的高性能拉曼激光雷达系统,并开展了初步的探测实验和结果分析。通过晴天、有云以及雾霾等天气条件下的典型探测结果分析,表明了该激光雷达系统己成功实现对7 km以下大气水汽、5 km以下液态水和3 km以下固态水的同步探测和反演,尤其是获得在云层内大气水汽、液态水以及固态水的同步增长。论文还开展了大气叁相态水的同步连续观测实验,反演得到了水汽混合比、液态水混合比和固态水混合比廓线,获得了叁相态水的时空演变特征,反映了云层的漂移过程以及云层内叁相态含量的同步变化趋势,实现了大气叁相态水的拉曼激光雷达同步探测以及叁相态水含量的反演,为云中液态水积分、云微物理特性等研究提供技术支撑。(本文来源于《西安理工大学》期刊2019-06-30）
魏红霞[4]（2019）在《拉曼激光雷达多参数数据集的构建与应用研究》一文中研究指出依托西安理工大学大气温湿度同步探测系统反演的温度和水汽密度数据,研究了激光雷达水汽多参数反演算法,获得了饱和水汽压、水汽压、相对湿度、露点、温度露点差、混合比、比湿和摩尔分数。反演结果与激光雷达传统反演算法获得的数据的比对表现出较好的一致性,验证了水汽多参数反演算法的正确性和可靠性。通过MFC(Microsoft Foundation Classes)编程,设计了激光雷达水汽多参数反演算法软件,实现了数据的读取和查询、水汽多参数的反演、反演结果的显示与输出等功能,从而完成了激光雷达水汽多参数数据集的构建,为进一步的分析气候变化提供了丰富的数据资源。针对雾霾期间激光雷达温湿度数据探测高度低的不足,研究了基于误差分析的数据拼接技术。利用模式数据分别开展了晴天激光雷达温度和相对湿度数据的拼接,拼接结果与探空数据的比对表现出较好的一致性,验证了数据拼接技术的正确性和可靠性。从而利用数据拼接技术开展了雾霾期间的温湿度拼接,实现了雾霾期间激光雷达温湿度的大量层探测。以2013年12月的晴天和雾霾天为例开展了多参数数据集的应用研究。(1)利用水汽多参数反演算法,开展了晴天水汽多参数廓线的反演与分析。分析结果表明:晴天西安地区的水汽主要分布在0.0~3.0km范围内,3.0km以上水汽含量几乎为0。(2)重点研究了雾霾天水汽参数的变化特性。结合NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美国环境预测中心)再分析资料和激光雷达水汽数据分别开展了西安地区雾霾前、后的水汽多参数和大气风速场的同步分析。分析结果表明:1.5km～3.0km的高度范围内,雾霾前,受湿空气团和相同方向的风的共同作用使得西安地区的空气湿度增大;雾霾后,受湿空气团和相反方向的风的共同作用使得西安地区的空气湿度减小。(3)结合水汽多参数数据和不同高度层上的相对湿度拼接数据,分析了雾霾全过程的水汽参数分布。分析结果表明:雾霾前后的水汽含量较低,雾霾维持期间的水汽含量较高。水汽含量的增大给雾霾的产生创造了条件,水汽含量的减少给雾霾消散提供了有利的环境条件。(本文来源于《西安理工大学》期刊2019-06-30）
纪红柱,陈思颖,张寅超,陈和,郭磐[5]（2019）在《地基离轴拉曼-米激光雷达几何因子校正》一文中研究指出提出一种提高地基离轴拉曼-米激光雷达系统几何因子校准精度的纯气溶胶校正算法.理论分析了算法的解析表达式和误差影响因素,并与Raman-Klett迭代校正算法进行了对比分析.实验表明算法对激光雷达比估计误差具有不敏感特性.同时讨论了算法得到的几何因子廓线对反演气溶胶消光系数的影响,结果表明在同等激光雷达比估计误差下,纯气溶胶校正算法比Raman-Klett迭代校正算法反演得到的几何因子廓线精度高约2倍以上,并能更好地体现与人类活动密切相关的近地面气溶胶分布情况.(本文来源于《北京理工大学学报》期刊2019年06期）
滕曼,庄鹏,张站业,李路,姚雅伟[6]（2019）在《大气气溶胶污染监测中应用的新型全天时户外型拉曼-米散射激光雷达系统》一文中研究指出介绍在大气气溶胶污染监测中应用的新型全天时户外型拉曼-米散射激光雷达系统,主要用于对大气边界层结构、对流层气溶胶和云光学特征及其形态进行自动连续观测。该系统在整体结构方面,运用成熟的米散射、偏振和拉曼激光雷达技术,采用一体化设计,结构紧凑,便于运输,外场试验无需安装和调试;在系统控制方面,采用一键式启动,操作简单,同时具备手动和自动两种工作模式,并具有网络控制和数据传输功能;在数据处理方面,采用自动和人工两套处理软件,前者可根据系统设置自动处理和实时显示测量结果,后者则根据用户设定参数对原始测量数据进行数据反演和显示。该系统真正实现了激光雷达的产品化应用要求,可广泛运用于大气环境监测和大气科学等研究领域。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2019年07期）
邓迁[7]（2019）在《拉曼激光雷达水汽探测自标定方法研究与全固态系统研制》一文中研究指出地球大气中水汽的含量仅仅占整个空气体积比的0.1%～3%,但是水汽时空变化十分活跃,是地球大气中重要的温室气体之一,并且在全球水循环、天气系统、大气物理化学变化等过程中起着十分重要的作用。拉曼激光雷达可以探测水汽垂直分布廓线,具有探测精度高,时空分辨率高,能够连续探测等优点,但是其测量结果需要标定,现有标定方法(如无线电探空仪、GPS、微波辐射计等)不能满足当前对水汽长期高精度测量的要求,目前水汽拉曼激光雷达的标定已经成为限制该技术被广泛应用的瓶颈;传统水汽拉曼激光雷达通常采用高能量水冷激光器,体积和功耗较大,不利于小型集成化设计,且水冷激光器需要经常换水和氙灯,维护不便,这也限制了拉曼激光雷达水汽探测的应用场景。本文着重于水汽混合比双波长自标定方法研究和全固态拉曼激光雷达系统研制这两方面开展研究工作,主要内容如下:(1)水汽探测综述以及水汽拉曼激光雷达仿真。概述了大气水汽性质及其重要性,总结了大气水汽的分布及其变化特征,对常见的水汽探测方法进行了简要分析,并列举了国内外典型水汽探测拉曼激光雷达的研究进展;介绍了激光雷达基础理论,给出了水汽探测相关的物理参数及其转化关系,推导出拉曼散射频移和散射截面,结合已有的大气模型和回波信号模型,模拟计算得到水汽拉曼激光雷达回波信号,并根据拉曼激光雷达噪声模型给出了信噪比计算公式,依照信噪比公式,基于matlab平台设计了水汽探测拉曼激光雷达选型仿真软件,为确定拉曼激光雷达的技术参数和总体结构,了解其探测水汽的性能提供了参考。(2)拉曼激光雷达双波长自标定方法研究。详细论述了双波长自标定方法:通过对水汽拉曼激光雷达进行适当的改进,使其水汽拉曼通道能够分时测量空气分子的瑞利散射回波信号,并结合氮气拉曼通道测量的氮气分子的拉曼散射回波信号,计算得到未标定的大气中氮气混合比。根据大气中氮气混合比是已知的,从而推导出水汽混合比标定系数只与滤光片透过率比值以及后向散射截面比值有关,通过计算得到拉曼激光雷达测量水汽混合比的标定常数,此即为双波长自标定方法。为了验证该标定方法正确性,搭建了双波长拉曼激光雷达水汽探测实验平台,并开展了与无线电探空仪水汽探测对比实验,最后给出了数据处理和反演算法,测量结果表明:氮气混合比的标定常数为0.545±0.031,相对误差为5.7%,标定后的水汽混合比与无线电探空仪测量的水汽混合比数据一致性较好,验证了水汽混合比双波长自标定方法的正确性,说明双波长拉曼激光雷达系统具有实现水汽混合比自标定的能力。(3)全固态拉曼激光雷达系统研制与标定。研制了一台集成度非常高的全固态紫外拉曼激光雷达水汽探测系统,能够昼夜连续测量水汽的时空分布,白天和晚上的有效探测高度分别达到了2km和5km,水汽混合比测量误差小于10%。全固态设计使该激光雷达系统有很好的环境适应性,并且操作和维护非常简单,非常适用于长期的外场测量试验。高集成度的结构设计,使其能够安装在一个扫描叉架上,实现对半球天空中的水汽分布进行扫描探测。并且利用双波长自标定激光雷达进行了传递标定,标定结果与无线电探空仪进行了对比,进一步验证了双波长自标定方法不同波长的适用性。(4)高重频全固态拉曼激光雷达水汽探测初步探索。在双波长自标定拉曼激光雷达系统上进行改进,采用高重频全固态双波段激光器代替原有水冷Nd:YAG激光器,并且采用高速光子计数卡采集,初步获得了有效数据,夜晚探测高度可达2km,验证了高重频全固态拉曼激光雷达系统方案可行。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-01）
高飞,黄波,石冬晨,朱青松,张锐[8]（2019）在《全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统设计与仿真》一文中研究指出提出了一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统,选用Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励波长,避开了强烈的太阳背景光对系统探测大气温度的影响。设计了一种新型叁次衍射式双光栅多色仪作为激光雷达的分光系统。仿真结果表明,双光栅多色仪可实现Stokes与Anti-Stokes高低量子数通道转动拉曼谱线的有效提取,对米-瑞利弹性散射信号的抑制率可达到60～70 dB。充分考虑臭氧吸收和荧光对系统探测性能的影响,所设计的日盲紫外纯转动拉曼激光雷达采用模拟探测模式可在12 min的积分时间内实现2.2 km高度范围内大气温度的全天时探测。(本文来源于《光学学报》期刊2019年03期）
王玉峰,张晶,汤柳,王晴,高天乐[9]（2018）在《基于拉曼激光雷达的大气叁相态水同步精细探测分光系统的设计与仿真分析》一文中研究指出水是惟一具有叁相态的大气参数,叁相态水的分布研究对认识云微物理、云降水物理以及人工影响天气过程具有重要的科学意义.在大气叁相态水的拉曼激光雷达探测技术中,需首先解决叁相态水的高光谱分光技术,以保证对回波信号的精细提取和高信噪比探测.考虑到水汽、液态水和固态水的拉曼光谱特性,本文首先通过理论仿真详细探讨了各拉曼通道中滤光片的选型参数对叁相态水光谱重迭特性和探测信噪比的影响;并针对两者无法同时取得最优解的情况,提出了利用多目标规划问题的评价函数方法,分析获得了各通道最优的滤光片参数.结果表明,当固态水、液态水和水汽通道窄带滤光片中心波长和带宽分别为397.9 nm(3.1 nm), 403 nm (5 nm)和407.6 nm (0.6 nm)时,可获得各通道间最低的光谱重迭度值和最佳探测信噪比,从而实现了叁相态水同步探测拉曼分光系统的优化设计.进一步的仿真结果表明,当激光雷达探测效率因子为1800 J·mm·min时,在有云条件下系统可获得白天3.6 km以上和晴天条件下4 km以上的叁相态水有效探测,保证了利用拉曼激光雷达实现对叁相态水的同步高信噪比探测,为后续大气叁相态水的拉曼激光雷达同步探测和反演提供了技术和理论支持.(本文来源于《物理学报》期刊2018年22期）
陈思颖,田依杉,陈和,张寅超,郭磐[10]（2018）在《粒子退偏比测量拉曼-米偏振激光雷达系统设计与仿真》一文中研究指出针对米-偏振激光雷达回波信号受大气分子信号影响而只能测得体退偏比的问题,设计了一种可以测量粒子退偏比的纯转动拉曼-米偏振激光雷达.仿真了其回波信号与信噪比,结果表明系统夜晚最大探测距离可达12km,验证了系统的可行性.利用拉曼信号校正米-偏振信号得到气溶胶和云的粒子退偏比,通过对比不同天气状况下的退偏比廓线,得出该系统更适用于高空卷云和浓度较小但退偏比较大的气溶胶粒子的退偏比测量.(本文来源于《北京理工大学学报》期刊2018年10期）
拉曼激光雷达论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
大气温度是重要的大气物理参量,它的变化会直接影响到生物的生存以及人类的生产。近年来全球变暖与极端天气频发无不与大气温度密切相关。因此,开展全天时大气温度的探测对于研究大气科学、全球变暖与极端天气的关联性、天气预报等具有非常重要的意义。本文提出一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统,选用Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0nm作为激励波长,从而使得发射光谱及其激励的纯转动拉曼光谱均处于日盲紫外波段内,避开了强烈的太阳背景光对系统探测造成的影响。为了提取适宜的日盲紫外纯转动拉曼谱线作为大气温度的反演对象,本文分别计算了不同温度对下叁种不同提取方案的温度测量不确定度。经过综合比较分析,最终确定日盲紫外纯转动拉曼光谱的最佳提取方案,即在Stokes分支高低量子数通道选取以J=16为中心的5条和以J=5为中心的3条N2和O2的纯转动拉曼谱线,在Anti-Stokes分支高低量子数通道选取以J=18为中心的5条和J=7为中心的3条N2和O2纯转动拉曼谱线作为提取目标。为了分离提取这些具有不同温度灵敏度的日盲紫外纯转动拉曼谱线,本文分别设计了一种二次衍射式光栅多色仪和一种叁次衍射式双光栅多色仪作为分光系统,并系统分析了二次衍射式光栅多色仪的结构、特性和参数等。叁次衍射式双光栅多色仪是在二次衍射式光栅多色仪的基础增加一次衍射式光栅多色仪作为二级分光结构所构成的,其可以提高对米-瑞利散射信号的抑制率。ZEMAX光学仿真表明,二次衍射式光栅多色仪与叁次衍射式双光栅多色仪均可实现日盲紫外纯转动拉曼谱线的有效分离与提取。论文最后开展了日盲紫外纯转动拉曼激光雷达的系统仿真与性能分析研究。系统仿真结果表明,在臭氧浓度分别为5μg/L、10μg/L、15μg/L、20μg/L、25μ/L、30μg/L,生物气溶胶浓度为1000颗粒/L时,并充分考虑臭氧吸收以及荧光对系统探测性能的影响时,所设计的日盲紫外纯转动拉曼激光雷达系统在模拟探测模式下,可分别实现2.5km、2.2km、1.9km、1.7km、1.6km、1.5km高度范围内大气温度的全天时探测。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
拉曼激光雷达论文参考文献
[1].张钰星.多波段拉曼激光雷达大气气溶胶光学参量的精细探测技术研究[D].西安理工大学.2019
[2].黄波.日盲紫外域纯转动拉曼激光雷达探测大气温度技术研究[D].西安理工大学.2019
[3].张晶.基于拉曼激光雷达的大气叁相态水同步探测技术研究[D].西安理工大学.2019
[4].魏红霞.拉曼激光雷达多参数数据集的构建与应用研究[D].西安理工大学.2019
[5].纪红柱,陈思颖,张寅超,陈和,郭磐.地基离轴拉曼-米激光雷达几何因子校正[J].北京理工大学学报.2019
[6].滕曼,庄鹏,张站业,李路,姚雅伟.大气气溶胶污染监测中应用的新型全天时户外型拉曼-米散射激光雷达系统[J].红外与激光工程.2019
[7].邓迁.拉曼激光雷达水汽探测自标定方法研究与全固态系统研制[D].中国科学技术大学.2019
[8].高飞,黄波,石冬晨,朱青松,张锐.全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统设计与仿真[J].光学学报.2019
[9].王玉峰,张晶,汤柳,王晴,高天乐.基于拉曼激光雷达的大气叁相态水同步精细探测分光系统的设计与仿真分析[J].物理学报.2018
[10].陈思颖,田依杉,陈和,张寅超,郭磐.粒子退偏比测量拉曼-米偏振激光雷达系统设计与仿真[J].北京理工大学学报.2018