作者单位
摘要
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院,陕西 西安 710048
为了对重化工污染区甲醛气体进行探测,开展了差分吸收激光雷达甲醛气体浓度探测研究。基于差分吸收激光雷达原理,针对甲醛气体在中红外波段有较强的吸收波段,并考虑开放光程下大气干扰气体的影响,选择了系统的探测波长 ${\lambda _{\rm on}}$${\lambda _{\rm off}}$;依据差分吸收激光雷达浓度反演方法,结合系统参数,对设计的DIAL系统的探测距离、气体浓度及干扰气体的可能影响进行了仿真研究。结果表明,该系统有望对浓度为0.017~1.5 ppm (1 ppm=10−6),距离为0.4~1.1 km范围内的甲醛气体进行探测,相对误差小于5%,可满足对重化工污染区甲醛气体浓度探测需求。文中的研究可为应用于化工重污染区域甲醛气体无组织排放监测的中红外差分吸收激光雷达系统的研制提供理论依据和技术基础。
差分吸收激光雷达 甲醛气体 吸收截面 浓度反演 DIAL formaldehyde gas absorption cross section concentration inversion 
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210925
洪光烈 1,*李嘉唐 1,2王建宇 1,2李虎 1,2[ ... ]孔伟 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院空间主动光电技术科技创新重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院大气物理研究所 中层大气和全球环境探测重点实验室, 北京 100029
为了更好地探测对流层大气水汽的垂直廓线, 对已经建立的935 nm差分吸收激光雷达进行了部分改进。采取双通道接收的措施, 近场通道望远镜同时也是发射激光的扩束器, 近场通道采用偏振分束器加四分之一波片的方式隔离发射光和回波光, 远场通道(主通道)采用平行旁轴的卡塞格林望远镜, 从而减小激光雷达近地面盲区; 发射机的双波长挪到936.0~936.5 nm之间, 增加了注入种子激光的功率, 提高发射光谱纯度, 从而提高探测精度。探测范围从600~2 000 m, 延展到250~3 000 m, 随机误差5%。
差分吸收激光雷达 大气对流层水汽 后向散射 垂直范围 differential absorption lidar(DIAL) vapor of troposphere backscattering vertical range 
红外与激光工程
2019, 48(12): 1203009
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 大气物理学院, 江苏 南京 210044
2 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
差分吸收激光雷达是高精度测量大范围二氧化氮浓度的有效途径。介绍了差分吸收激光雷达原理及系统结构, 基于可调谐固体激光吸收技术, 以0.01 nm为步长, 测量了二氧化氮在3.410~3.435 μm吸收光谱, 实验结果表明, 在1.0 atm(1 atm=1.013×105 Pa)、25 ℃情况下, 所测吸收光谱与模拟计算吸收光谱相关系数为92.01%, 基于实测吸收光谱分析确定了二氧化氮测量激光波长对为on-line 3.424 μm、off-line 3.414 μm。并研究了差分吸收激光雷达二氧化氮测量信号预处理方法和去噪算法, 仿真计算结果表明, 采用信号预处理结合多重自相关检测法, 可有效将1 km内模拟探测所得二氧化氮浓度反演结果误差降为±0.1 mg/m3。
吸收光谱 差分吸收激光雷达 激光波长对 去噪方法 absorption spectra DIAL laser wavelength pair denoising methods 
红外与激光工程
2018, 47(10): 1030002
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所,中国科学院空间主动光电技术重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
差分吸收激光雷达是探测大气CO2时间和空间分布不可或缺的工具。2.0 μm波段Ho:Tm:YLF或Ho:Tm:LuLiF激光器复合外差接收机,1.6 μm种子注入的KTP光参量振荡器或参量发生器复合光电倍增管的光子计数技术,可以探测7 km以下对流层大气CO2混合比的分布。调制连续波种子激光强度、共用1.6 μm光纤放大器,以及相关检测技术的使用,积分路径差分吸收激光雷达在大气CO2柱浓度探测方面具有独特的优点和特色。探测大气二氧化碳柱浓度的空间计划有美国NASA的ASENDS计划,采用脉冲式、积分路径差分吸收工作方式。用CO2气体吸收池作为参照物,稳定种子光频率和精确控制谐振腔长,锁定发射机的on光源波长,是差分吸收激光雷达探测大气二氧化碳的关键技术。
激光雷达 差分吸收激光雷达 二氧化碳 体积混合比 lidar differential absorption lidar(DIAL) carbon dioxide volume mixed ratio 
光电工程
2018, 45(1): 170452
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Fine Mechanics and Optics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A frequency-stabilized laser system at 1572 nm for space-borne carbon dioxide (CO2) detection LIDAR to realize the precise measurement of the global atmospheric CO2 concentration is presented in this Letter. A distributed-feedback laser diode serves as the master laser (ML) and is wavelength locked to the CO2 line center at 1572.0179 nm using the external frequency modulation technique. The root mean square frequency drift is suppressed to about 50 kHz at an average time of 0.1 s over 8 h. Based on optical phase-locked loops, an online seeder and an offline seeder are offset locked to the reference laser at 1572.024 and 1572.081 nm, respectively, retaining virtually the same frequency stability as the ML.
140.3425 Laser stabilization 300.6380 Spectroscopy, modulation 350.6090 Space optics 280.1910 DIAL, differential absorption lidar 
Chinese Optics Letters
2017, 15(3): 031401
作者单位
摘要
1 特种车辆研究所 综合保障室,北京 100072
2 中国人民解放军装甲兵工程学院 技保系,北京 100072
3 北京科技大学自动化学院,北京 100083
提出了一种基于检测和验证相结合的指针综合提取方案,目的是实现特种车辆指针式仪表图像识别的自动识别和自动矫正。该方案优化利用了 Hough变换法、极坐标中心投影以及边缘点集合的最小二乘法等算法,使得指针的自动提取无论针对何种品质的图像都非常准确。经验证,采用该方法进行特种车辆仪表指针提取,准确度达到 99%以上。
指针式仪表 指针提取 检测与验证 dial instrument with pointer pointer extraction detection and verification 
太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(2): 273
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Luoyu Road 129, Wuhan 430079, China
2 Collaborative Innovation Center for Geospatial Technology, Wuhan 430079, China
3 Hubei Collaborative Innovation Center for High-efficiency Utilization of Solar Energy, Wuhan 430068, China
4 School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Luoyu Road 129, Wuhan 430079, China
5 e-mail: maofeiyue@whu.edu.cn
Differential absorption lidar (DIAL) is an excellent technology for atmospheric CO2 detection. However, the accuracy and stability of a transmitted on-line wavelength are strictly required in a DIAL system. The fluctuation of a tunable pulsed laser system is relatively more serious than that of other laser sources, and this condition leads to a large measurement error for the lidar signal. These concerns pose a significant challenge in on-line wavelength calibration. This study proposes an alternative method based on wavelet modulus maxima for the accurate on-line wavelength calibration of a pulsed laser. Because of the different propagation characteristics of the wavelet transform modulus maxima between signal and noise, the singularities of a signal can be obtained by detection of the local modulus maxima in the wavelet transform maximum at fine scales. Simulated analysis shows that the method is more accurate than the general method such as quintic polynomial fitting and can steadily maintain high calibration precision at different signal-to-noise ratios (SNRs). Last, 16 groups of real experiments were conducted to verify the simulated analysis, which shows that the proposed method is an alternative for accurately calibrating an on-line wavelength. In addition, the proposed method is able to suppress noises in the process of wavelength calibration, which gives it an advantage in accurate on-line wavelength calibration with a low SNR.Research Funds for the Central Universities (2042015kf0015).
Atmospheric optics Atmospheric optics Laser stabilization Laser stabilization DIAL DIAL differential absorption lidar differential absorption lidar 
Photonics Research
2016, 4(2): 02000074
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
二氧化硫是大气中最常见、最重要的污染物之一。差分吸收激光雷达探测二氧化硫具有高时空分辨率、高探测精度等优点。用两台Nd:YAG激光器泵浦两台染料激光器后,通过倍频晶体得到测量大气二氧化硫所需的两个波长,它们分别是λon =300.05 nm和λoff =301.5 nm。将两束光束用几组反射镜合为一束光束,经扩束镜6倍扩束后垂直发射进入到大气中。接收望远镜收集两个激光波长的大气后向散射信号,信号采集单元记录两个波长的后向散射回波信号的垂直高度分布。通过数据反演获得二氧化硫的高度分布。初步实验结果表明,实验期间合肥西郊董铺岛垂直高度0.3~1.6 km的二氧化硫在0~14 ppb范围内波动。最后分析并估算了该二氧化硫差分吸收激光雷达的四个主要误差来源。
差分吸收激光雷达 二氧化硫 大气光学 DIAL SO2 atmospheric optics 
红外与激光工程
2015, 44(3): 0872
作者单位
摘要
苏州大学机电工程学院, 江苏 苏州 215021
利用CO2脉冲激光器对1Cr18Ni9不锈钢板进行激光蚀刻, 探究高精度刻线的刻度盘的加工工艺。主要研究辅助气体、焦深、光斑移动速度等激光加工工艺参数对刻槽的影响, 优化工艺参数, 以求获得良好的几何精度和理想的刻槽轮廓。研究结果表明: 基于1Cr18Ni9不锈钢、使用压缩空气, 不同类型喷嘴对试样无明显区别, 气压过低、距离过近都会使试样产生熔渣或黏结, 连续调节焦深和光斑移动速度可获得理想的焦深范围和速度。针对后续的大批量生产的要求, 相应提出改进的工艺方案, 使其精度和可靠性达到更高的要求。
激光蚀刻 刻度盘 工艺参数 加工工艺 laser marking dial process parameter processing techniques 
应用激光
2014, 34(3): 243
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 大气物理学院,南京 210044
2 日本东京电力中央研究所,东京
本文探讨在背景噪音影响下,差分吸收激光雷达测量臭氧的不确定性:背景噪音对臭氧浓度廓线的影响正比于背景噪音强度、强吸收波长和弱吸收波长的回波信号强度比.理论计算结果表明:合适的回波信号强度比可以使激光雷达背景信号对夜间臭氧探测浓度的影响变得非常小,可以忽略不计.实验结果表明:用波长对(280 nm,285 nm)对大气臭氧进行观测时,适当调节两波长回波信号强度比为0.96时, 背景信号对臭氧浓度探测的影响小到可以忽略的程度.模拟分析和实验观测结果相接近,证实了理论推算的合理性.在背景噪音强度未知的情况下,通过调整强吸收和弱吸收两波长的激光脉冲的能量,在示波器上得到适合的回波信号强度比值,可以抑制背景噪音信号对臭氧探测结果的影响,确保夜间臭氧测量的准确性.
差分吸收激光雷达 臭氧 背景噪音 Differential absorption lidar (DIAL) Ozone Background noise 
光子学报
2012, 41(12): 1416

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