拉曼氣溶膠激光雷達(dá)基本原理

以激光為光源，通過探測激光與大氣相互作用的光波信號來遙感大氣．光波與大氣中介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生包含氣體分子和氣溶膠粒子有關(guān)信息的輻射信號，利用適當(dāng)?shù)姆囱莘椒ň涂梢詮闹械玫疥P(guān)于氣體分子和氣溶膠粒子的相關(guān)信息．利用彈性散射信號確定顆粒物消光系數(shù)的方法無法改變這樣的事實：根據(jù)雷達(dá)信號來同時確定氣溶膠消光系數(shù)和后向散射系數(shù)這兩個未知的物理量．系統(tǒng)主要分為三個部分：光學(xué)發(fā)射與接收光學(xué)系統(tǒng)、光電探測組件中的電子學(xué)系統(tǒng)(包括激光器電源、信號放大、采集和控制單元)以及信號存儲與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)．

應(yīng)用：目前主要應(yīng)用與大氣溫度測量以及大氣污染測監(jiān)測，北京奧運會期間曾經(jīng)利用這項技術(shù)進行了大氣能見度以及污染顆粒的檢測。

拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

激光雷達(dá)，是一種可以安裝在不同遙感平臺上的激光探測、測距和定位系統(tǒng)。它集激光測距、慣性測量、定位等技術(shù)于一體，通過記錄單個激光信號從發(fā)射到接收被地物反射的能量所歷經(jīng)的時間，并根據(jù)信號發(fā)出瞬間由定位定姿系統(tǒng)測定的激光掃描系統(tǒng)的位置和姿態(tài)，可以計算出地物目標(biāo)的三維坐標(biāo)，并繪制地形圖。

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什么是拉曼激光雷達(dá)？

首先明白一下激光雷達(dá)，激光雷達(dá)是以激光為光源，通過探測激光與被探測無相互作用的光波信號來遙感測量的．使用振動拉曼技術(shù)進行測量的激光雷達(dá)技術(shù)即為拉曼激光雷達(dá)，主要用于大氣遙感測量。拉曼激光雷達(dá)屬于遙感技術(shù)的一種。

激光雷達(dá)作為一種主動遙感探測技術(shù)和工具已有近50 年的歷史，目前廣泛用于地球科學(xué)和氣象學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)、生物學(xué)與生態(tài)保持、軍事等領(lǐng)域。其中，傳統(tǒng)意義上的激光雷達(dá)主要用于陸地植被監(jiān)測、激光大氣傳輸、精細(xì)氣象探測、全球氣候預(yù)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。隨著激光器技術(shù)、精細(xì)分光技術(shù)、光電檢測技術(shù)和計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，激光雷達(dá)在遙感探測的高度、空間分辨率、時間上的連續(xù)監(jiān)測和測量精度等方面具有獨到的優(yōu)勢。

激光雷達(dá)探測原理

光波的物理量可由強度、波長（頻率）、相位、偏振態(tài)及指向性等來表示。光與物質(zhì)相互作用主要表現(xiàn)為吸收及散射現(xiàn)象，按作用機理可以分為氣溶膠等顆粒物引起的米氏散射，大氣分子及原子等引起的瑞利散射、拉曼散射、熒光及共振散射和吸收等現(xiàn)象。通過對各種散射機理及效果進行分析，可以探測物質(zhì)的物理及化學(xué)信息。大氣探測激光雷達(dá)工作原理與微波雷達(dá)相似。一般采用脈沖激光器作為發(fā)射源，向大氣中發(fā)射一束具有高指向性、高能量的窄脈沖寬度的激光束，通過望遠(yuǎn)鏡收集大氣中物質(zhì)產(chǎn)生的后向散射光，并對散射光進行光譜分析，剔除雜散光信號，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后獲得電信號，由計算機進行數(shù)據(jù)采集、信號分析及數(shù)據(jù)反演即可得到所需大氣參數(shù)或信息。