《雷射相干法測量次表層海水溫度的理論與實驗研究》是依託哈爾濱工業大學，由任秀雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雷射相干法測量次表層海水溫度的理論與實驗研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：任秀雲
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前次表層海水溫度測量技術中存在的問題，結合瑞利散射大氣溫度遙感技術的發展現狀，提出了採用雷射隨機相干新方法，通過測量雷射在海水中的瑞利散射光譜對海水溫度進行遙感測量的研究課題。利用寬頻高速光電探測器接收穩頻的本振雷射與隨機瑞利散射光相干產生的差頻信號，進行傅立葉變換分析可以快速獲取瑞利散射光譜，反演海水溫度。研究內容涉及海水瑞利散射的準彈性散射特性及其模型描述，連續本振雷射與脈衝瑞利散射光隨機相干過程的理論分析與計算機模擬，差頻信號的傅立葉變換分析，海水溫度反演算法和誤差分析、校正算法以及瑞利散射海水溫度檢測模型的修正等理論和實驗研究。本課題研究目的是準確描述海水瑞利散射特性，建立海水瑞利散射展寬譜模型，闡明其用於海水溫度遙測的內在機理，探索一條採用雷射隨機相干方法測量瑞利散射光譜從而測量次表層海水溫度的新途徑，為實現次表層海水溫度快速大面積測量的理論創新和實驗探索貢獻一份力量。
結題摘要
針對目前次表層海水溫度測量技術中存在的問題，對採用相干探測測量海水瑞利散射譜的測量方法進行了理論分析和軟體模擬，採用連續532nm單頻雷射搭建了隨機相干瑞利散射溫度遙感實驗系統，進行實驗。由於受連續單頻雷射峰值功率低、瑞利散射信號小的影響，產生的相干差頻信號信噪比低，未能實現瑞利展寬光譜的實驗測量和水溫的探測。轉變思路，提出了一種基於雙受激布里淵散射光束相干測量海水溫度的方法，可大幅度降低相干測量頻率，通過理論和實驗研究表明該方法是可行的。針對基於受激布里淵散射光束相干測量海水溫度的方法受雷射器的脈衝寬度和峰值功率限制導致頻率測量精度低的問題，進一步提出了一種基於單受激布里淵散射光束相干測量海水溫度的方法，降低了對雷射器脈衝寬度的要求，在8ns窄脈衝條件下實現了較高精度的水溫測量。研究結果為實際相干海水溫度遙感系統的設計提供了有價值的參考。為了實現海水溫度的高精度實時測量，通過理論和實驗研究了雷射波長對拉曼散射測溫雷達系統水溫測量精度和探測深度的影響，設計研製了基於450nm雷射和532nm雷射的低成本實用化的拉曼散射雷達水溫遙測系統，套用時空累加數據算法有效增強了雷達系統的靈敏度和信噪比，開發了基於LabVIEW的拉曼光譜實時採集、數據處理系統，實現了水溫的實時連續遙測，提出的基於頻數分布的拉曼光譜濾波算法有效去除了實際測量中的干擾噪聲；通過大量室內和現場實驗驗證了系統的溫度測量精度和穩定性。
