简述单光子探测器对于激光云高仪研究的重要作用。在了解单光子探测器SPAD基本工作原理的基础上,搭建SPAD的被动抑制电路,实验得出SPAD的死时间 在2 μs以上,只能适用于单光子计数率小于500 kHz的场合。为了减少单光子探测器的死时间,提高单光子计数率,设计了雪崩被动淬灭电压主动恢复的 混合抑制电路,通过精密的时序控制,探测器的死时间缩短为100 ns,单光子计数率上升至10 MHz。理论上激光云高仪的空间分辨率可达15 m,单光子探 测器SPAD混合抑制电路对于激光云高仪的工作性能以及顺利研制有着重要意义。

利用激光云高仪数据资料, 得出气溶胶后向散射系数时序图、消光系数廓线图以及能见度, 结合探空资料、自动气象站数据以及能见度仪数据, 综合分析了雾霾天气过程.结果表明:雾霾天气的出现受气象要素的影响较大, 静、小风有利于霾的出现, 较高的相对湿度有利于雾霾共存, 并且对能见度产生较大影响; 雾后向散射强度较大, 后向散射系数在垂直方向变化率大, 出现高度较低; 霾后向散射强度较小, 霾空间分布均匀, 后向散射系数垂直变化小, 出现高度较高.利用激光云高仪数据反演水平能见度和垂直能见度, 所得水平能见度与能见度仪所测能见度基本一致.垂直能见度与相对湿度日变化趋势大致相反, 与风速日变化趋势基本一致; 分析雾和霾天气下后向散射系数随时间变化特征发现, 雾霾天气下傅里叶变换的功率谱分布, 与雾和霾的边界特征相对应.

云高测量有多种方法,采用激光技术实时观测云高是发展的方向,国内外也已经有了激光云高仪(计)的样机或初级产品。 从实用要求上看,激光云高仪需在野外环境全天候自动连续运行,而目前的产品在环境适应、工作稳定、自动化程 度、数据的可靠性以及体积、能耗、成本等诸多问题还需要努力优化和改进。对其中的核心技术单元-激光云高仪 控制器进行了全新的技术开发,使上述问题得到了综合性改进。介绍了激光云高仪控制器的总体结构和初步技 术参数,并简述了其数据采集与处理,数据显示与存储,自控过程和软件部分。

云是气象预测和航空航海等领域中非常重要的因素之一，所以对云进行观测具有重要的现实意义。而云量作为其中重要的气象参数之一，已成为气象观测的重要内容。目前，对于云量的观测主要还是靠目测，由于各种因素的影响导致误差较大。测量云量是激光云高仪的一个重要应用。提出了一种激光云高仪云量自动反演算法，算法以激光云高仪单点测量数据为基础构造一个关于时间和云层高度的二维图像，按照云层所占用的时间比率进行反演计算云量。对比实验验证表明，算法能较为准确地反演出云量信息，对激光云高仪具有实用价值。

基于希尔伯特-黄变换（HHT）和Savitzky-Golay滤波，提出了一种结合HHT时频分析的半导体激光云高仪后向散射信号去噪方法。该方法在对云高仪后向散射信号的噪声特性及传统去噪方法的缺陷进行研究的基础上，选择截止分量阶一定的自适应时变时空滤波器组（TFB）结构并辅助Savitzky-Golay滤波抑制噪声，最后利用HHT时频分析辅助云层参数及垂直能见度的反演并验证去噪效果。经大量不同天气条件下的实验数据验证及反演结果对比，发现该方法在保留有用信息特征、有效抑制各种平稳或非平稳噪声的基础上，能够帮助云底云高识别及能见度反演，并且降低了云高漏报率、提高了云底云高的细节识别能力和能见度反演的精度。

报道了新研制的一种便携式激光测云仪,该设备由光学、电子和机械三部分组成,采用单片机处理回波信号、识别云底高度,并给出了该激光测云仪的相关参数.将回波斜率突增点作为云底定义点,利用云回波在上升斜率、脉冲宽度和幅度上与大气回波及噪声脉冲间的差异,识别反演出云底高度.另外,同一位置连续测量数次,可以剔除干扰噪声.与计数式激光测云仪进行了实测比较,数据基本吻合.结果表明:便携仪的云高识别算法基本合理、可行,便携仪中所采用的剔除大气回波伪信号算法能提高系统的测低云性能,智能识别算法能滤除干扰噪声.最后,需要对算法进行进一步的优化.