光学学报, 2020, 40 (12): 1201004, 网络出版: 2020-06-03   

紫外双波长激光雷达系统研制与信噪比分析 下载: 1055次

Development of Ultraviolet Dual-Wavelength Lidar and Analysis of Its Signal-to-Noise Ratio
作者单位
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
图 & 表

图 1. 双波长激光雷达组成原理图

Fig. 1. Schematic diagram of the dual-wavelength lidar

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图 2. 信噪比的仿真模拟

Fig. 2. Simulation of signal-to-noise ratio

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图 3. 实际探测信噪比。(a)日间探测;(b)夜间探测

Fig. 3. SNR of the actual detection. (a) During daytime detection; (b) during nighttime detection

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图 4. 晴天探测气溶胶消光系数廓线

Fig. 4. Detection extinction coefficient profile of aerosol on a fine day

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图 5. 晴天探测臭氧浓度廓线

Fig. 5. Detection ozone concentration profile on a fine day

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图 6. 晴天探测结果。(a)剔除臭氧影响后气溶胶消光系数廓线;(b) Angstrom指数;(c) 266 nm消光系数的绝对误差;(d) Angstrom指数的绝对误差

Fig. 6. Detection results on a fine day. (a) Extinction profiles of aerosols without ozone; (b) Angstrom index; (c) absolute error of extinction coefficient at 266 nm; (d) absolute error of Angstrom index

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图 7. 雾霾天探测气溶胶消光系数廓线

Fig. 7. Detection extinction profiles of aerosols on a haze day

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图 8. 雾霾天探测臭氧浓度廓线

Fig. 8. Detection ozone concentration profile on a haze day

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图 9. 雾霾天探测结果。(a)剔除臭氧影响后气溶胶消光系数廓线;(b) Angstrom指数;(c) 266 nm消光系数的绝对误差;(d) Angstrom指数的绝对误差

Fig. 9. Detection results on a haze day. (a) Extinction profiles of aerosols without ozone; (b) Angstrom index; (c) absolute error of extinction coefficient at 266 nm; (d) absolute error of Angstrom index

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图 10. 激光雷达测量臭氧浓度数据与气象站监测臭氧数据对照

Fig. 10. Concentrations of ozone obtained by the Mie lidar compared with weather station

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图 11. 夜晚20:00至凌晨03:00 CST连续探测气溶胶消光系数THI图。(a)剔除臭氧吸收系数的266 nm波长消光系数;(b)剔除臭氧吸收系数的355 nm波长消光系数

Fig. 11. THI of aerosol extinction coefficient from 20:00 CST to 03:00 CST. (a) Aerosol extinction coefficient at 266 nm without ozone absorption coefficient; (b) aerosol extinction coefficient at 355 nm without ozone absorption coefficient

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表 1双波长激光雷达系统配置

Table1. Configuration of the dual-wavelength lidar system

DeviceParameterValue
LaserTypeNd∶YAG
Wavelength /nm266/355
Energy at 266 nm/mJ60
Energy at 355 nm/mJ120
Divergence angle /mrad0.5
Beam splitterReflectivity at 266 nm0.5
Transmittance at 355 nm0.5
TelescopeDiameter /mm400
Field of view /mrad1
DetectorPMT: Hamamatsu R7056

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邵江锋, 华灯鑫, 汪丽, 王东, 潘睿. 紫外双波长激光雷达系统研制与信噪比分析[J]. 光学学报, 2020, 40(12): 1201004. Jiangfeng Shao, Dengxin Hua, Li Wang, Dong Wang, Rui Pan. Development of Ultraviolet Dual-Wavelength Lidar and Analysis of Its Signal-to-Noise Ratio[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(12): 1201004.

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