侧向散射激光雷达探测白天近地面气溶胶探测技术 
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Ground Layer Aerosol Detection Technology During Daytime Based on Side-Scattering 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光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 陆军炮兵防空兵学院基础部, 安徽 合肥 230031
4 安徽粮食工程职业学院信息技术系, 安徽 合肥 230011
5 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
图 & 表
图 1. 激光雷达系统的结构示意图
Fig. 1. Structural diagram of lidar system
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图 2. 滤光片与入射光束示意图
Fig. 2. Diagram of filter and incident beam
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图 3. 滤光片的相对透射率曲线
Fig. 3. Relative transmittance curve of filter
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图 4. 不同曝光次数的信号曲线
Fig. 4. Signal curves with different exposure times
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图 5. 2016年12月7日16:00近地面气溶胶后向散射系数廓线
Fig. 5. Ground layer profile of aerosol backscattering coefficient at 16:00 on 2016-12-07
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图 6. 气溶胶后向散射系数廓线随时间的变化
Fig. 6. Variation in profile of aerosol backscattering coefficient with time
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图 7. 温度变化曲线
Fig. 7. Temperature curve
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图 8. PM2.5质量浓度曲线
Fig. 8. PM2.5 mass concentration curve
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表 1激光雷达系统的主要技术参数
Table1. Main technical parameters of lidar system
| Laser: Nd∶YAG(continuum surlite) | Backward receiver: telescope (Cassegrain) | Sideward receiver: CCD (ST-8300M, SBIG, America) |
|---|
| Wavelength λ /nm | 532 | Diameter /mm | 300 | Pixel array | 3352×2532 | | Pulse energy N0 /mJ | 250 | Iris /mrad | 0.5-3.0 | Pixel size /μm×μm | 5.4×5.4 | | Repetition rate /Hz | 20 | Detector (PMT) | R7400-U02 | Lens focal length /mm | 85 | | Divergence /mrad | 0.5 | A/D converter /bit | 16 | Filter bandwidth Δλ /nm | 1 |
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表 2曝光时间与光子数的关系表
Table2. Relationship between exposure time and photon counts
| Exposure time /s | Lamp photon counts | Background light photon counts | Net photon counts | Ratio |
|---|
| 5.0 | 26209 | 1163 | 25046 | 49.7 | | 4.0 | 21510 | 1126 | 20384 | 40.4 | | 3.0 | 16304 | 1132 | 15172 | 30.1 | | 2.0 | 10855 | 1039 | 9816 | 19.5 | | 1.0 | 5848 | 1060 | 4888 | 9.7 | | 0.5 | 3410 | 1047 | 2363 | 4.7 | | 0.1 | 1510 | 1006 | 504 | 1.0 |
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麻晓敏, 陶宗明, 张璐璐, 单会会, 张辉, 马明俊, 王申浩, 王英俭. 侧向散射激光雷达探测白天近地面气溶胶探测技术[J]. 光学学报, 2018, 38(4): 0401005. Xiaomin Ma, Zongming Tao, Lulu Zhang, Huihui Shan, Hui Zhang, Mingjun Ma, Shenhao Wang, Yingjian Wang. Ground Layer Aerosol Detection Technology During Daytime Based on Side-Scattering Lidar[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(4): 0401005.
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