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基于米散射激光雷达的大气气溶胶检测系统设计

2021-05-17康翔宇曾祥堉郭未宽柯贤文高秀敏

光学仪器 2021年2期
关键词:大气信号检测

康翔宇,郭 骥,曾祥堉,郭未宽,柯贤文,高秀敏

(1.上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093;2.上海犀锐仪器仪表有限公司,上海 201803;3.航天恒星科技有限公司,北京 100095)

引 言

近年来,关于大气气溶胶的检测越来越引起科研人员的注意。大气气溶胶是指由大气介质和悬浮于大气中的固体或液体所组成的多相体系[1],它主要来自人们生产活动中对石化能源的燃烧和使用。借助大气气溶胶可以检测大气环境状况,同时也与人类的健康息息相关[2-3]。激光雷达可以通过大气中的分子、粒子或气溶胶颗粒对激光的散射来遥感探测大气,获得大量的大气信息[4],具有探测范围广、实时性好、空间分辨率高等优点[5],可以很好地适应大气探测的高动态范围的特点。

早在20世纪60年代,国内外就已经开始对米散射激光雷达开展研究并取得一定的进展。1962年,Smullin等将激光器用到大气探测领域,并研制出了世界上第一台米散射激光雷达[6]。1963年,Ligda也研制出了用于对流层大气探测的米散射激光雷达[7]。1966年,中科院研制出了中国第一台红宝石米散射激光雷达,用以对气溶胶相关参数进行探测[8]。2015年,西安理工大学激光雷达研究中心的研究人员搭建了多波长米散射激光雷达系统,用于气溶胶全天时的探测[9]。2017年,王强等基于腔减相移光谱(CAPS)技术搭建了一套基于CAPS技术的连续测量大气气溶胶消光系数的监测系统,有效光程约为4.4 km[10]。2018年,叶志斌等基于光腔衰荡光谱技术搭建了一套测量大气气溶剂消光系数的探测仪器,并根据不同浓度的NO2气体对532 nm激光有不同的吸收系数,实现了对消光仪准确性的验证[11]。……

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