本申请公开一种相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：相干激光雷达通过更换激光波长，完成不同波长下对待测物的测量；步骤2：根据米散射激光雷达方程，获得不同波长下回波功率与消光系数的关系；步骤3：结合伯努利方程解法求出不同波长下的消光系数；步骤4：根据消光系数与波长及粒径大小关系反演出粒径大小；步骤5：获得不同粒径气溶胶颗粒物在待测物处的概率分布，可以有效提高相干探测系统的数据利用率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种相干激光雷达探测方法，具体涉及一种相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法。
技术介绍
1、相干探测是通过将信号光和本振光进行混频，输出二者的差频分量，由探测器接收面吸收产生光电流，该差频分量保留了信号光振幅、频率和相位信息，实现了对信号光的全息探测。相比直接探测，具有探测能力强、转换增益高、信噪比高和抗干扰能力强等优点，广泛应用于相干光通信、遥感、激光雷达测速和测距等领域。
2、在相干探测装置中，往往是将激光器的产生的线偏振光分光后一路作为发射光经探测目标后产生信号光，另一路作为本振光与信号光相干，相干光经探测器接收面转化为电信号，用于速度、距离等参数的分析测量。
3、激光雷达的测量信息时空分辨率高，能够连续测量，相比传统的大气探测方式而言优势明显。相干激光雷达系统目前已有成熟的应用，但主要用来进行大气风场测量。相干激光雷达中，将回波强度通过傅里叶变换等方法将采样信号转换为谱数据。谱数据信息包含两个方面，频率变化信息及谱强度信息。
4、大气信息，如风速，温度，湿度，气溶胶，云等信息具有十分重要的作用。无论对天气预报，机场安全高效运行，大气污染物的监测，还是在军事方面的用途，都有十分重要的作用。
5、激光雷达的测量信息时空分辨率高，能够连续测量，相比传统的大气探测方式而言优势明显。相干激光雷达系统目前已有成熟的应用，但主要用来进行大气风场测量。相干激光雷达中，将回波强度通过傅里叶变换等方法将采样信号转换为谱数据。谱数据信息包含两个方面，频率变化信息及谱强度信息。
<
p>6、由于大气回波的多普勒效应，谱数据的频率变化信息可用于反演大气风速；谱强度信息中蕴含大气消光信息，可基于谱强度信息进行大气气溶胶探测。7、常规的相干激光雷达的测量中，仅使用谱数据的频率波动信息，反演大气；而谱数据的强度则不作考虑，限制了相干雷达的应用范围。而常规的大气测量中，大气风场及大气气溶胶作为两个大气的基本参数，存在共同测量的需要。因此，通常在配备一台相干激光雷达测量大气风场时，还需同时配备气溶胶雷达，来同步获取大气气溶胶信息。而且现有的气溶胶激光雷达，利用传统的脉冲能量探测的方式，需要较大的脉冲能量，系统功耗、体积及系统复杂度相比相干雷达系统再应用性上均有不足；同时，大部分气溶胶激光雷达均使用可见光或近红外光波作为探测波长，对人眼安全构成威胁。相比之下，相干激光雷达内部使用集成度及稳定性较高的光纤激光器，结构简单运行稳定；相干系统使用中红外波段，实际使用中可确保人眼安全。同时基于相干系统通过本振光对系统信噪比进行增强的原理方式，更容易获取更远的探测范围。
8、目前尚未出现利用相干激光雷达进行大气气溶胶颗粒物概率分布的应用。所以亟需一种利用相干激光雷达进行气溶胶颗粒物概率分布的分析方法，不仅能够扩展相干激光雷达的应用领域，而且相比传统气溶胶激光雷达还具有更好的探测性能及使用性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法，以便解决相关技术中，现有相干激光雷达测量中仅使用谱数据的频率波动信息反演大气风场，而谱数据的强度则并未使用，极大地限制了相干雷达的应用范围的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
3、本专利技术实施例提供了一种相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤1：相干激光雷达通过更换激光波长，完成不同波长下对待测物的测量；
5、步骤2：根据米散射激光雷达方程，获得不同波长下回波功率与消光系数的关系；
6、步骤3：结合伯努利方程解法求出不同波长下的消光系数；
7、步骤4：根据消光系数与波长及粒径大小关系反演出粒径大小；
8、步骤5：获得不同粒径气溶胶颗粒物在待测物处的概率分布。
9、可选地，所述消光系数包括大气气溶胶消光系数α(z')与后向散射系数β(z)，并且β(z)＝αk(z)/s1，其中s1为消光后向散射比，k与激光发射波长、气溶胶粒子特性相关，并且0.67≤k≤1。
10、可选地，所述不同粒径气溶胶颗粒物在待测物处的概率分布服从：
11、其中，r为粒子半径，μ为粒子半径的几何平均值，σ为几何标准差。
12、本专利技术的有益效果是：一种相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
13、步骤1：相干激光雷达通过更换激光波长，完成不同波长下对待测物的测量；
14、步骤2：根据米散射激光雷达方程，获得不同波长下回波功率与消光系数的关系；
15、步骤3：结合伯努利方程解法求出不同波长下的消光系数；
16、步骤4：根据消光系数与波长及粒径大小关系反演出粒径大小；
17、步骤5：获得不同粒径气溶胶颗粒物在待测物处的概率分布，通过如此设计，可以有效提高相干探测系统的数据利用率，现有相干激光雷达测量中仅使用谱数据的频率波动信息反演大气风场，而谱数据的强度则并未使用，极大地限制了相干雷达的应用范围。大气风场及气溶胶作为大气分析的两个基本参数，存在共同测量的必要。除此之外，相干探测数据也具有更高的信噪比。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，所述消光系数包括大气气溶胶消光系数α(z')与后向散射系数β(z)，并且β(z)＝αk(z)/S1，其中S1为消光后向散射比，k与激光发射波长、气溶胶粒子特性相关，并且0.67≤k≤1。
3.根据权利要求1所述的气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，所述不同粒径气溶胶颗粒物在待测物处的概率分布服从：其中，r为粒子半径，μ为粒子半径的几何平均值，σ为几何标准差。
【技术特征摘要】
1.一种相干激光雷达气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的气溶胶粒径谱分析方法，其特征在于，所述消光系数包括大气气溶胶消光系数α(z')与后向散射系数β(z)，并且β(z)＝αk(z)/s1，其中s1为消光后...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。