拉曼氣溶膠激光雷達探測原理

光波的物理量可由強度、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。通過對各種散射機理及效果進行分析，可以探測物質(zhì)的物理及化學信息。大氣探測激光雷達工作原理與微波雷達相似。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，通過望遠鏡收集大氣中物質(zhì)產(chǎn)生的后向散射光，并對散射光進行光譜分析，剔除雜散光信號，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后獲得電信號，由計算機進行數(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。

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拉曼氣溶膠激光雷達功能

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1）能見度監(jiān)測：

該雷達系統(tǒng)可以提供斜1視能見度（SVR），與跑道能見度（RVR）相比，斜1視能見度更能真實的反映飛行員的視覺感受。

2）云底高度監(jiān)測：

該雷達系統(tǒng)可以提供三維空間云底高度，可以更真實的反映整個機場上空云的三維分布，而普通的云高儀采樣空間僅為其頭頂上方狹小的區(qū)域。

3）霧霾監(jiān)測：

該雷達系統(tǒng)可以監(jiān)測平流霧的分布、動向及來源，可以為航空預警提供預報服務。

4）氣溶膠類型甄別：

該雷達系統(tǒng)可以區(qū)分火山灰氣溶膠、天然灰塵、煙霧、海洋氣溶膠、冰云、水云等成分，為航空環(huán)境預警提供有力技術保障。

拉曼氣溶膠激光雷達

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用激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現(xiàn)代光電探測技術結(jié)合的先進探測方式。由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理等部分組成。發(fā)射系統(tǒng)是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調(diào)諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成;接收系統(tǒng)采用望遠鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多1普勒等激光雷達。

拉曼氣溶膠激光雷達歷史

自從1839年由Daguerre和Niepce拍攝張像片以來，利用像片制作像片平面圖(X、Y)技術一直沿用至今。到了1901年荷蘭人Fourcade發(fā)明了攝影測量的立體觀測技術，使得從二維像片可以獲取地面三維數(shù)據(jù)(X、Y、Z)成為可能。一百年以來，立體攝影測量仍然是獲取地面三維數(shù)據(jù)準確和可靠的技術，是國家基本比例尺地形圖測繪的重要技術。