1 安徽省气象局安徽省大气探测技术保障中心, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学地球和空间科学学院, 安徽 合肥 230026
利用 2014-2020 年 O3 浓度监测资料和同期自动气象站气象数据, 研究了合肥地表 O3 浓度的日变化和月变化规律, 分析了温度、湿度、风速等气象要素对 O3 浓度的影响。研究结果表明: 合肥地区 O3 浓度具有典型的单峰型日变化特征, 通常在 15:00 左右达到峰值, 在 07:00 左右降至日最低值; 最大 8 h 滑动平均值 (O3-8h) 月均浓度变化呈“M”型, 一般在 6 月和 8 月达到全年最高, 在 1 月和 12 月降为最低; O3-8h 月均最高值是最低值的 2.8~3.7 倍, 平均为 3.1 倍; 受气象要素影响, O3 浓度年变化规律与温度基本一致, 与湿度的变化趋势关系不明显。
臭氧 温度 湿度 风速 相关 ozone temperature humidity wind speed correlation 大气与环境光学学报
2022, 17(2): 205
1 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
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国极地研究中心 自然资源部极地科学重点实验室，上海 200136
4 武汉大学 电子信息学院，武汉 湖北 430072
5 山东省科学院海洋仪器仪表研究所，青岛 山东 266100
6 中国科学技术大学 中国科学院近地空间环境重点实验室，合肥 安徽 230026
7 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，武汉 湖北 430071
一套瑞利散射激光雷达已部署在南极中山站（69.4° S, 76.4° E）用于探测大气密度和温度。该激光雷达的光源为二倍频Nd:YAG脉冲激光器，重复频率30 Hz，单脉冲能量约400 mJ，同时使用一台0.8 m口径的垂直指向望远镜作为接收望远镜，可以探测平流层上层及中间层下层（USLM）区域的大气密度及温度廓线。在垂直分辨率为300 m，时间分辨率为30 min的情况下，由光子噪声引起的大气密度和温度测量不确定性分别小于1.5%和1 K。该激光雷达自2020年3月开始在中山站开展常规观测，有助于研究极区USLM区域的大气密度、温度的变化特征以及大气波动的传播特性。
Rayleigh scattering lidar atmospheric density and temperature Antarctica 瑞利散射激光雷达 大气密度和温度 南极 红外与激光工程
2021, 50(3): 20210010
1 中国科学技术大学中国科学院近地空间环境重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站, 安徽 合肥 230026
3 安徽省大气探测技术保障中心, 安徽 合肥 230031
4 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
利用AML-2型车载测污激光雷达测得的合肥梅雨季节大气污染物的监测数据, 研究梅雨季节对流层大气气溶胶和臭氧的时空分布特征, 对比分析雨水对大气污染物消减的影响。结果表明：梅雨季节气溶胶的消光系数较小, 且随着高度增大呈递减的趋势, 在0.5 km高度处, 多天的消光系数为 0.1～0.18 km-1; 持续降水对气溶胶浓度具有显著的消减作用, 梅雨季节之前和梅雨季节气溶胶消光系数的均值分别为0.37 km-1和0.14 km-1; 梅雨季节臭氧的时空变化特征明显, 臭氧浓度随高度的增大而逐渐减小, 臭氧浓度的日差异较大, 2008年6月20日和24日, 0.4 km高度处臭氧质量浓度相差59.5 μg/m3; 与梅雨季节之前相比, 梅雨季节的臭氧浓度大幅减小, 相同高度处臭氧质量浓度均值的差值可达41.8 μg/m3。
大气光学 消光系数 激光雷达 气溶胶 臭氧 梅雨季节
1 中国科学技术大学地球和空间科学学院,中国科学院近地空间环境重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院空间天气学国家重点实验室, 北京 100190
为提高激光雷达回波信号斩光高度的稳定性,针对臭氧探测激光 雷达系统后继光路中直流无刷电机的 高转速高转矩控制系统,提出了模糊自适应PID控制方法。通过模糊推理实现不同状态下PID参数的在线自 动整定,并利用卡尔曼滤波减少控制噪声和测量噪声的干扰。基于控制理论,用Matlab软件进行控制算 法性能模拟,并用LabVIEW平台实现系统的控制算法。结果表明与普通PID控制方法相比,基于模糊自适 应PID控制方法的激光雷达斩光频率阶跃响应调节时间减少33.3%, 延迟时间短60%, 上升时间短42.1%, 斩 光盘的频率抖动仅约为0.0492 Hz。模糊自适应PID控制系统稳态误差更小,有更好的适应性、稳健性和抗干扰性。
激光技术 激光雷达 直流无刷电机 模糊自适应PID 卡尔曼滤波 斩光频率 laser techniques lidar DC brushless motor fuzzy self-adaptive PID Kalman filter chopping frequency
1 中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100026
中间层顶区域大气温度和风场是研究中高层大气动力学的重要参量。 简要介绍中国科学技术大学钠测温测 风激光雷达系统。其可用于高分辨率探测中间层顶区域 (80~105 km)大气温度和风场。 给出了该激光雷达测量大气温度和风场的基本原理,对系统的发射部分、 接收部分和光电探测采集及时序控制部分进行简要介绍,给出了该系统探测的大气温度和风场的结果。 温度和风场结果分别与TIMED/SABER卫星仪器和武汉地基流星雷达观测结果进行了对比。
大气光学 中高层大气 大气温度 风场 钠测温测风激光雷达 atmospheric optics middle and upper atmosphere atmospheric temperature wind fields sodium temperature/wind lidar
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 中国科学院研究生院,北京 100039
3 中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽 合肥 230026
介绍了采用米散射激光雷达测量湍流信息的理论原理,分析了现有AML-2米散射激光雷达 进行实验探测的可行性,并于2009年3月15日在水平方向上开展了初步实验。从回波信号曲线及 数据分析结果来看, AML-2激光雷达探测湍流的有效距离为300～820 m;归一化光强起伏 方差即闪烁指数数值在0.001～0.1之间,且随距离增加而不断增大,闪烁饱和现象不太明显; 大气折射率结构常数数值基本在1.0×10-15m-2/3左右,在水平方向上基本 保持均匀性。总体上,闪烁指数和折射率结构常数随路径的变化趋势多数符合理论结果。
米散射激光雷达 湍流 闪烁指数 折射率结构常数 闪烁仪 Mie scattering lidar turbulence scintillation index refractive index structure constant scintillometer
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 中国科学院研究生院,北京 100039
高精度、稳定的方波信号源对仪器的研制、使用和检测具有重要作用。提出了一种有效提升方波信号源精度和稳 定度的设计方案。该方案利用DDS芯片产生基准方波信号并结合可编程和接口丰富的DSP芯片控制方波频率和调节方波 占空比。由此方案可以设计出信号频率精确稳定、可灵活控制、及大范围精确调节占空比的高性能方波信号发生源。目 前,该方案已应用于L625激光雷达时间延迟和脉冲发生器的研制。同样,该方案也可应用于其他需要高性能信号源的仪器设备。
方波信号源 激光雷达 generator of square waveform lidar DSP DSP DDS DDS
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Atmospheric Composition and Optical Radiation, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
The laser-induced fluorescence (LIF) characteristic of plant is directly linked to the photosynthesis. The LIF lidar for remote monitoring of plant has been suggested as one of the useful tools to identify plant species and determine its physiological status for a long time. So recently a LIF lidar for remote sensing of plant in Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics is developed. It transmits laser beam at wavelength of 354.7 and 532 nm, and receives elastic echo and fluorescence echo at wavelength of 680 and 740 nm. Numerical simulations are carried out to determine achievable lidar performance including operation range. Validity of fluorescence signal is certified and then some results are presented. Comparison of the fluorescence characteristic among birch, conifer, and algae show that the °uorescence lidar is one of the potential tools to differentiate plant species.
荧光激光雷达 植物 叶绿素 遥感 010.3640 Lidar 120.0280 Remote sensing and sensors 300.2530 Fluorescence, laser-induced Chinese Optics Letters
2010, 8(2): 130
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥230031
2 中国气象局气象探测中心, 北京 100081
介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所研制的测量对流层大气二氧化碳的ARL-1 Raman激光雷达系统,以Nd:YAG三倍频作为发射光源,接收大气中氮气和二氧 化碳的Raman后向散射信号,反演大气中的二氧化碳混合比分布。在ARL-1 Raman激光雷达系统中,设计了测量Raman激光雷达常数的标定装置,实验结果表明, 定标光源LED的稳定度可达99.5%。利用该系统对边界层二氧化碳进行了初步定量测量和分析。
大气光学 Raman激光雷达 二氧化碳 氮气 系统常数标定 atmospheric optics Raman lidar CO2 N2 lidar constant calibration
1 炮兵学院 基础部物理教研室,合肥 230031
2 中国科学院大气成分与光学重点实验室,合肥 230031
在分析随机误差来源和激光雷达数据特点的基础上，介绍一种新的随机误差计算方法——噪音比例因子方法.该方法用一次测量数据列中远处背景信号算出噪音比例因子，再由噪音比例因子求出任一距离上有用信号的随机误差.用实测的激光雷达信号进行检验，结果表明,这种方法是可靠且可行的.
大气光学 激光雷达 随机误差 噪音比例因子 Atmospheric optics Lidar Random error Noise scale factor
