基于F-P干涉仪双频四边缘技术的风速测量方法及系统设计.doc

摘要：基于双通道F-P干涉仪双边缘技术是目前对风速测量的最为常用的方法。然而，该技术的光学效率低，而且没有充分利用F-P干涉仪的反射谱的鉴频作用。本文在基于双通道F-P干涉仪双边缘技术基础上，研究基于单F-P干涉仪和可调谐半导体激光器的双频率四边缘检测技术。首先，导出了F-P干涉仪反射谱和透射谱函数表达式，分析了双频率四边缘技术的风速测速原理；然后，设计并给出了基于F-P干涉仪四边缘技术双频率多普勒激光雷达系统结构，并对发射激光双频率间隔、入射光束发散角、干涉仪有效口径和干涉仪干涉平板反射率等系统参数进行了详细的优化设计；其次，根据设计的参数对系统的风速探测性能进行仿真；最后，对系统的数据处理方法进行了深入研究，给出了系统具体校准方法、风速和气溶胶后向散射比同时反演的非线性迭代方法。

关键词：多普勒激光雷达；Fabry-Perot干涉仪；四边缘技术；双频率 

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摘要

Abstract

前  言-6

1基于F-P干涉仪双频率四边缘风速测量原理-7

2 系统结构设计及参数优化-8

2.1探测指标-8

表2.1多普勒激光雷达系统的探测技术指标-8

2.2系统结构-9

2.2.1发射系统-9

2.2.2接收发射光学系统-10

2.2.3接收系统-10

2.2.4控制系统-10

2.3参数优化-10

2.3.1发射激光双频率间隔-10

2.3.2入射光束发射角和干涉仪有效口径-11

2.3.3干涉仪干涉平板反射率-12

3性能仿真-13

4数据处理方法-16

4.1 F-P干涉仪有效透反比函数-16

4.2 校准方法-17

4.3 风场和后向散射比同时反演方法-18

5结论-21

参考文献-22