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,通過探測激光與被探測無相互作用的光波信號來遙感測量的.使用振動(dòng)拉曼技術(shù)進(jìn)行測量的激光雷達(dá)技術(shù)即為拉曼激光雷達(dá),拉曼米散射激光雷達(dá)中國區(qū)總代理,主要用于大氣遙感測量。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、等領(lǐng)域。其中,拉曼米散射激光雷達(dá)中國區(qū)技術(shù)服務(wù)中,傳統(tǒng)意義上的激光雷達(dá)主要用于陸地植被監(jiān)測、激光大氣傳輸、精細(xì)氣象探測、氣候預(yù)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。隨著激光器技術(shù)、精細(xì)分光技術(shù)、光電檢測技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,激光雷達(dá)在遙感探測的高度、空間分辨率、時(shí)間上的連續(xù)監(jiān)測和測量精度等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢。
激光雷達(dá)探測原理
光波的物理量可由強(qiáng)度、波長(頻率)、相位、偏振態(tài)及指向性等來表示。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。通過對各種散射機(jī)理及效果進(jìn)行分析,可以探測物質(zhì)的物理及化學(xué)信息。大氣探測激光雷達(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,通過望遠(yuǎn)鏡收集大氣中物質(zhì)產(chǎn)生的后向散射光,并對散射光進(jìn)行光譜分析,剔除雜散光信號,拉曼米散射激光雷達(dá),經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后獲得電信號,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號分析及數(shù)據(jù)反演即可得到所需大氣參數(shù)或信息。
拉曼氣溶膠激光雷達(dá)基本原理
以激光為光源,通過探測激光與大氣相互作用的光波信號來遙感大氣.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,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.利用彈性散射信號確定顆粒物消光系數(shù)的方法無法改變這樣的事實(shí):根據(jù)雷達(dá)信號來同時(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)、光電探測組件中的電子學(xué)系統(tǒng)(包括激光器電源、信號放大、采集和控制單元)以及信號存儲與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng).
應(yīng)用:目前主要應(yīng)用與大氣溫度測量以及大氣污染測監(jiān)測,北京奧運(yùn)會(huì)期間曾經(jīng)利用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了大氣能見度以及污染顆粒的檢測。
拉曼氣溶膠激光雷達(dá)測量范圍
氣溶膠顆粒物時(shí)空演化、邊界層高度、后向散射系數(shù)、消光系數(shù)、偏振系數(shù)、水汽混合比、粒子譜濃度、有效半徑、質(zhì)量濃度、PM2.5、PM10時(shí)空演化等,滿足科研、氣象與環(huán)境預(yù)警等領(lǐng)域的大氣環(huán)境監(jiān)測需求。
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