留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟

徐玲 卜令兵 蔡镐泽 萨日娜 杨彬 周军

徐玲, 卜令兵, 蔡镐泽, 萨日娜, 杨彬, 周军. 中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030002-1030002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
引用本文: 徐玲, 卜令兵, 蔡镐泽, 萨日娜, 杨彬, 周军. 中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030002-1030002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
Xu Ling, Bu Lingbing, Cai Haoze, Sa Rina, Yang Bin, Zhou Jun. Wavelength selection and detection capability simulation of the mid-infrared DIAL for NO2 detecion[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(10): 1030002-1030002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
Citation: Xu Ling, Bu Lingbing, Cai Haoze, Sa Rina, Yang Bin, Zhou Jun. Wavelength selection and detection capability simulation of the mid-infrared DIAL for NO2 detecion[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(10): 1030002-1030002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1030002

中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟

doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
基金项目: 

国家自然科学基金(40805016);江苏省自然科学基金(BK20141480,BE2015003-4)

详细信息
    作者简介:

    徐玲(1992-),女,硕士生,主要从事大气探测方面的研究。Email:xulingnuist@163.com

  • 中图分类号: TN955

Wavelength selection and detection capability simulation of the mid-infrared DIAL for NO2 detecion

  • 摘要: 差分吸收激光雷达是高精度测量大范围二氧化氮浓度的有效途径。介绍了差分吸收激光雷达原理及系统结构,基于可调谐固体激光吸收技术,以0.01 nm为步长,测量了二氧化氮在3.410~3.435 m吸收光谱,实验结果表明,在1.0 atm(1 atm=1.013105 Pa)、25℃情况下,所测吸收光谱与模拟计算吸收光谱相关系数为92.01%,基于实测吸收光谱分析确定了二氧化氮测量激光波长对为on-line 3.424m、off-line 3.414m。并研究了差分吸收激光雷达二氧化氮测量信号预处理方法和去噪算法,仿真计算结果表明,采用信号预处理结合多重自相关检测法,可有效将1 km内模拟探测所得二氧化氮浓度反演结果误差降为0.1 mg/m3。
  • [1] Wang Shaolong, Lu Zhenzhen. Progress in tropospheric ozone diurnal variation and its precursors[J]. Chemical Management, 2016(30):33. (in Chinese)
    [2] Yan Jixiang, Gong Shunsheng, Liu Zhishen. Lidar for Environmental Monitoring[M]. Beijing:Science Press,2001. (in Chinese)
    [3] Coorg R P, Pierre K, Jayashree L M, et al. Tunable IR differential absorption Lidar for remote sensing of chemicals[C]//Proe SPIE, 1999, 3757:87.
    [4] Walsh B M, Lee H R, Barnes N P. Mid infrared lasers for remote sensing applications[J]. Journal of Luminescence, 2016, 169:400-405.
    [5] Cui Houxin, Du Zhenhui, Chen Wenliang, et al. Effect of temperature on the absorption cross-section of NO2 in 410-440 nm wavelength[J]. Journal of Tianjin University, 2008, 41(10):1162-1166. (in Chinese)
    [6] Wei Heli, Gong Zhiben, Ma Zhijun, et al. SO2 and NO2 absorption cross section measurements in ultraviolet and visible[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2001, 18(1):16-19. (in Chinese)
    [7] Vandaele A C, Hermans C, Fally S, et al. High resolution measurement of the NO2 visible absorption cross-section[C]//Proceedings of the EGS Symposium on Temperature and Pressure Effects, 2000.
    [8] Bogumil K, Orphal J, Burrows J P. Temperature dependent absorption cross-sections of O3, NO2, and other atmospheric trace gases measured with the SCIAMACHY spectrometer[C]//Proceedings of the ERSENVISAT Symposium, 2000:SP-461.
    [9] Harder J W, Brault J W, Johnsto P V, et al. Temperature dependent NO2 cross-sections at high spectral resolution[J]. J Geophys Res D, 1997, 102:3861-3879.
    [10] Yin Shirong, Wang Weiran. Signal processing for differential absorption lidar[J]. Journal of Telemetry Tracking and Command, 2005, 26(2):9-12. (in Chinese)
    [11] Chen Yong, Wang Yulan, Zhou Dingfu, et al. Faint signal processing of lidar based on wavelet multi-resolution analysis[J]. Laser Technology, 2005, 29(3):278-280, 283. (in Chinese)
    [12] Guo Fei, Wang Yulan. Faint signal processing of lidar based on wavelet transform and matching filter[J]. Laser Journal, 2006, 27(4):51-52. (in Chinese)
    [13] Cao Nianwen, Xie Yinhai, Zhu Cunxiong, et al. SO2-O3-aerosol simultaneous measurements by multi-wavelength differential absorption lidar[J]. Optical Technique, 2015, 41(4):289-295. (in Chinese)
    [14] Zhao Gang, Jiang Xudong, Lu Xinjie, et al. Four-wavelength near and mid-infrared optical parameter oscillator based on superlattice[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(5):0502004. (in Chinese)
    [15] Cao Kaifa, Huang Jian, Hu Shunxing. Boundary layer ozone differential-absorption lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(10):2912-2917. (in Chinese)
    [16] Ge Ye, Shu Rong, Hu Yihua, et al. System design and performance simulation of ground-based differential absorption lidar for water-vapor measurements[J]. Acta Physica Sinica, 2014, 63(20):204301-204301. (in Chinese)
    [17] Fan Xiaozhi, Wang Changguang, Huang Xiaohong, et al. An inspecting technology for weak sinusoidal signal based on wavelet analysis and multi-layer autocorrelation[J]. Computer Applications Software, 2007, 24(5):40-41. (in Chinese)
    [18] Chen Mingkui, Liu Zhengping. The detection of weak sinusoidal signal by multi-layer auto correlation[J]. Noise and Vibration Control, 2006, 26(5):28-30. (in Chinese)
  • [1] 王添, 吴卫, 张紫芸馨.  利用近红外吸收光谱特性实现酒精浓度的非接触式测量系统的设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230510-1-20230510-7. doi: 10.3788/IRLA20230510
    [2] 李恒宽, 朴亨, 王鹏, 姜炎坤, 李峥, 陈晨, 曲娜, 白晖峰, 王彪, 李美萱.  基于近红外吸收光谱技术的高精度CO2检测系统的研制 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20210828-1-20210828-7. doi: 10.3788/IRLA20210828
    [3] 赵晓虎, 孙鹏帅, 张志荣, 王前进, 庞涛, 孙苗, 庄飞宇.  基于跨波长调制和直接吸收光谱的宽量程多气体检测方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220284-1-20220284-10. doi: 10.3788/IRLA20220284
    [4] 涂爱琴, 王珍珠, 李恒昶, 施奇兵, 张海, 刘东, 翁宁泉.  利用激光雷达探测潍坊市夏季臭氧分布特征 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220579-1-20220579-8. doi: 10.3788/IRLA20220579
    [5] 辛文辉, 毕元硕, 李仕春, 李耀飞, 华灯鑫.  甲醛气体探测的DIAL波长选择及探测性能 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210925-1-20210925-9. doi: 10.3788/IRLA20210925
    [6] 吕嘉明.  利伐沙班的定量检测:拉曼光谱法与远红外吸收光谱法 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20210038-1-20210038-5. doi: 10.3788/IRLA20210038
    [7] 王建波, 殷聪, 石春英, 王捍平, 蔡山, 舒慧.  高功率碘稳频He-Ne激光波长参考源 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200111-1-20200111-7. doi: 10.3788/IRLA20200111
    [8] 梅亮, 孔政, 林宏泽, 费若男, 成远, 宫振峰, 陈珂, 刘琨, 华灯鑫.  基于沙氏成像原理的激光雷达技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20210033-1-20210033-17. doi: 10.3788/IRLA20210033
    [9] 王明军, 于记华, 刘雁翔, 高香香, 张华永.  多激光波长在不同稀薄随机分布冰晶粒子层的散射特性 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 311002-0311002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0311002
    [10] 邵欣.  利用波长调制光谱的燃烧场温度原位测量 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717001-0717001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717001
    [11] 洪光烈, 李嘉唐, 王建宇, 李虎, 王一楠, 孔伟.  0.94 μm差分吸收激光雷达地基工作的进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203009-1203009(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1203009
    [12] 洪光烈, 梁新栋, 肖春雷, 孔伟, 舒嵘.  水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230007-1230007(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1230007
    [13] 李留成, 多丽萍, 王元虎, 唐书凯, 于海军, 马艳华, 张治国, 金玉奇, 宫德宇.  用于化学激光器的腔增强吸收光谱测量 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 239003-0239003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0239003
    [14] 周颖捷, 周安然, 孙东松, 强希文, 封双连.  差分像移大气湍流廓线激光雷达的研制 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1130001-1130001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1130001
    [15] 蒋立辉, 符超, 刘雯箐, 熊兴隆.  基于自适应多尺度形态滤波与EMD的激光雷达回波信号去噪方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1673-1679.
    [16] 曹开法, 黄见, 胡顺星.  边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
    [17] 林金明, 曹开法, 胡顺星, 黄见, 苑克娥, 时东锋, 邵石生, 徐之海.  差分吸收激光雷达探测二氧化硫实验研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 872-878.
    [18] 刘建, 吴立志, 蒋小华, 沈瑞琪, 张伟, 步磊.  激光波长对含能材料起爆阈值的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3309-3312.
    [19] 宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 潘虎.  基于激光吸收光谱技术的超声速气流参数测量 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3510-3515.
    [20] 葛明达, 孙剑峰, 王天骄, 王骐.  基于对比度调制法对条纹管激光雷达距离像的去噪方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1448-1452.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  367
  • HTML全文浏览量:  55
  • PDF下载量:  39
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-07
  • 修回日期:  2018-06-12
  • 刊出日期:  2018-10-25

中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟

doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
    作者简介:

    徐玲(1992-),女,硕士生,主要从事大气探测方面的研究。Email:xulingnuist@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(40805016);江苏省自然科学基金(BK20141480,BE2015003-4)

  • 中图分类号: TN955

摘要: 差分吸收激光雷达是高精度测量大范围二氧化氮浓度的有效途径。介绍了差分吸收激光雷达原理及系统结构,基于可调谐固体激光吸收技术,以0.01 nm为步长,测量了二氧化氮在3.410~3.435 m吸收光谱,实验结果表明,在1.0 atm(1 atm=1.013105 Pa)、25℃情况下,所测吸收光谱与模拟计算吸收光谱相关系数为92.01%,基于实测吸收光谱分析确定了二氧化氮测量激光波长对为on-line 3.424m、off-line 3.414m。并研究了差分吸收激光雷达二氧化氮测量信号预处理方法和去噪算法,仿真计算结果表明,采用信号预处理结合多重自相关检测法,可有效将1 km内模拟探测所得二氧化氮浓度反演结果误差降为0.1 mg/m3。

English Abstract

参考文献 (18)

目录

    /

    返回文章
    返回