| （NO2差分吸收激光雷达数据采集系统 77页 28920字 包括开题报告 文献综述 任务书 外文翻译 程序 电路图 答辩记录等） 摘要：本文介绍为了探测空气中NO2气体的浓度，借助NO2对激光束能量选择性吸收特性，设计应用于采集NO2差分吸收激光雷达回波信号的高速数据采集系统。全文前部分叙述了差分吸收激光雷达的发展现状和激光雷达数据采集系统及NO2差分吸收激光雷达的基本结构单元和各单元的工作原理。后一部分是针对NO2差分吸收激光雷达数据采集系统的研制。首先分析了该激光雷达数据采集系统的技术参数指标，从而对系统的硬件选择进行分析，按照需求选择合适的数据采集卡。接着，对NO2差分吸收激光雷达数据采集系统进行软件设计与开发，软件与硬件集成即组成了NO2差分吸收激光雷达数据采集系统.介绍了系统功能和测量方法及测试结果。 关键字：数据采集 差分吸收激光雷达 PCI9812 Acquisition System Designed for NO2 -DIAL Measurement Abstract: A new technique of differential absorption lidar(DIAL) is presented for environmental NO2 measurements. A high-speed data acquisition system is designed for receiving signal of NO2 differential absorption radar. In the first section, Recent advances in atmospheric remote sensing with differential absorption lidar (DIAL) are presented. The overall structure and fundamental principle of NO2 differential absorption lidar are described. The second section describes the development of Acquisition System Designed for the NO2-DIAL measurement. Detailed description of the lidar system parameters, choice of hardware system parameters are given to choose the suitable acquisition card. Software is developed for the NO2-DIAL measurement acquisition system. Software and hardware are composed of the NO2-DIAL Data Acquisition System. The functions, applying methods and the test results using the system are described. Keywords: data acquisition differential absorption lidar PCI9812 Classification: TP 332 目 次 摘 要 Ⅰ 目 次 Ⅲ 1引言 1 1.1 差分吸收激光雷达（DIAL）的发展现状 1 1.2 NO2差分吸收激光雷达工作原理 2 1.3 NO2差分吸收激光雷达数据采集系统的意义 3 2 数据采集系统的硬件设计与选择 6 2.1 NO2差分吸收激光雷达的工作时序 6 2.2 数据采集的参数指标分析 7 2.3 数据采集系统硬件的选择分析 11 3 数据采集系统软件设计与开发 14 3.1 激光器工作控制 14 3.2 雷达回波信号的采集 14 3.3 回波信号数据采集的保存与显示 18 4 NO2差分吸收激光雷达数据采集系统的集成 18 4.1 系统功能 18 4.2 系统测试 21 5 结论 22 参考文献 23 作者简历 25 学位论文数据集 26 1 引言 1.1差分吸收激光雷达的发展现状 采用差分吸收激光雷达(DIAL)测量气体成分和浓度的方法Schotland 提出来的,国外一些研究小组从20世纪70年代起就已经开始从事激光雷达方面的研究工作。早在1979年设计的车载式激光雷达,利用单端长程差分吸收原理探测空气中的NO2和SO2气体,其光源为两台可调谐染料激光器,另需一台准分子激光器作泵浦源；NASA研究中心研制了一种多功能机载式差分吸收激光雷达,不仅可用于测量SO2、NO2和O3浓度,还可用于测量大气压、温度和气溶胶分布。该系统的光源为两台染料激光器,另需两台Nd:YAG激光器作为泵浦源,即需四台激光器。J.J.Hawley等构建了陆基式差分激光雷达,用于测量SO2、NO2和O3 的浓度。尽管如此,差分吸收激光雷达系统真正走向实用化的还是近几年的事。这与新型的固体宽调谐激光器的出现和计算机技术的发展密切相关。1995 年Elight公司的J.P.Wolf等人研制的车载式差分吸收激光雷达，以闪光灯泵浦钛蓝宝石(Ti:sapphire)可调谐激光器为光源,实现了光源的全固体化[1]。 激光雷达利用差分吸收、差分散射、弹性后向散射、感应荧光等原理，实现化学生物战剂的探测。化学/生物战剂探测激光雷达采用的激光器，主要是CO2激光器和Nd:YAG激光器。能在战场上使用的、快速响应的、灵敏的监视系统，以尽快提供化学/生物威胁的报警。高空化学-生物战剂探测系统是高空飞机携带的多功能成套传感器，将Nd:YAG激光雷达、10m外差可调谐差分吸收激光雷达和频率调制-差分吸收激光雷达光谱仪的功能组合在一起，探测和识别浓度极低的短暂发射，用于监视化学-生物战威胁。频率调制-差分吸收激光雷达使用频率调制激光发射机和灵敏的射频探测技术。 俄罗斯研制成功的KDKhr—1N远距离地面激光毒气报警系统，可以实时地远距离探测化学毒剂攻击，确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数，并可通过无线电通道或有线线路向部队自动控制系统发出报警信号，比传统探测前进了一大步。 德国研制成功的VTB—1型遥测化学战剂传感器技术更加先进，它使用两台波长9～11m，可在40个频率上调节的连续波CO2激光器，利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂，既安全又准确。 美国、德国、加拿大、日本等发达国家都已建有用于大气污染监测的激光雷达，并在环境监测中发挥着重要的作用。美国国家环保署已利用激光雷达系统进行大气污染环境监测；日本通产省已着手研制能探测三维大气物质密度和成份的测污激光雷达，用以测量都市上空的SOx、O3、氮氧化物（NOx）、甲烷等气体的三维立体分布。加拿大的Optech公司和德国的Elight、OHB等公司已向环境监测与研究部门提供了测污激光雷达样机。如德国Elight公司的510M型车载激光雷达，能够监测5种测污气体（SO2、O3、NO2、甲苯和苯）和飘尘，探测SO2最小浓度可达4ppb，最高空间分辨率7.5m，探测距离3～5km，测量5～8分钟可得到一张二维污染气体浓度分布图。德国OHB公司生产的车载式差分吸收和米散射激光雷达DAS，主要用于测量臭氧和气溶胶。 中科院安徽光学精密机械研究所于八十年代初开始加强激光大气探测的研究。1993年底研制成功我国第一台探测平流层臭氧的紫外差分吸收（DIAL）激光雷达。 2000～2002年，中科院安徽光学精密机械研究研制成功我国第一台用于大气环境监测的车载测污激光雷达，通过参加北京市环保局组织的北京地区大气污染综合测量及研究，表明该系统稳定性好，测量数据可靠。测量得到的SO2、NO2、和O3数据是我国首次利用激光雷达方法得到的近地面数据。 |
NO2差分吸收激光雷达数据采集系统
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