大气湍流光学参数分析

利用两种不同大气湍流结构常数模型,讨论了不同高度的湍流对大气湍流光学参数的影响。通过理论计算得出:相干长度和对数振幅起伏方差主要由低层大气湍流决定,而等晕角、倾斜等晕角、格林伍德频率和泰勒频率由对流层顶附近的高层湍流决定。分析了垂直高度30km以下的3部分大气湍流对等晕角的贡献比例,在给定的不同强度湍流下,对流层顶附近的高层大气湍流贡献比例都大于25%,而低层大气湍流的贡献比例都小于3%。

差分像移大气湍流廓线激光雷达的研制

大气折射率结构常数在自适应光学系统、天文观测以及大气湍流模型等研究领域都有着重要的意义。基于差分像移的大气湍流廓线的测量原理,研制了一套距离分辨的大气湍流廓线激光雷达。差分像移湍流廓线激光雷达相比传统湍流测量技术对仪器误差,比如震动和离焦不敏感,可以对目标进行实时的主动探测,并能够得到测路径上随距离分布的大气湍流廓线。介绍了差分像移湍流廓线激光雷达的基本原理与系统结构,利用该湍流廓线激光雷达进行了外场探测实验,探测距离信号发射点200～8 000 m的目标大气,距离分辨率为200～1 000 m,共13个采样点。采用50 Hz帧率的ICCD相机获取信号,每个采样点测量20 s,获得1 000张图像,计算出对应的差分像移,并进一步反演出对应的折射率结构常数,得到了大气湍流的距离分布廓线,最后对实验的结果与过程进行分析,验证了该激光雷达系统的功能性。

基于M^2因子测量的大气湍流参数的确定方法

基于广义惠更斯-菲涅尔原理以及大气湍流理论,推导出部分相干光束在大气湍流中传输的光束传输M2因子的解析表达式.定量分析了表征大气湍流参数的折射率结构常数C2n和涡旋内尺度l0对M2因子的影响,并由此提出了一种通过实验测量大气湍流中光束的M2因子,进而确定出大气湍流参数的新方法.研究结果表明,由于大气湍流对相干性好的光束影响更为明显,在测量中可采用具有高相干性的基模高斯光束作为测量光源,而测量装置则可采用常规的M2因子测量仪.利用本文提出的方法,可简单、方便地对大气湍流参数进行确定.

基于MAD光流计算近地面大气光学湍流参数

提出一种基于绝对中位值偏差(MAD)的光流计算方法,并用于计算近地面大气湍流折射率结构常数Cn2。通过光流计算捕捉望远镜系统拍摄的前后多帧目标图像的抖动信息,得到传输路径上的到达角起伏方差均值,从而估算近地面大气湍流折射率结构常数。通过在合肥市进行了为期6天的观测实验,将模型估计的Cn2均值与观测路径上温度脉动仪的实测结果进行充分对比,最终得到估算值与实测值的平均偏差(BIAS)、方均根误差(RMSE)、相关系数分别为0.0004、0.2708、0.7930,充分证明所提方法可以有效估算近地面大气湍流折射率结构常数,为基于图像反演大气湍流参数提供参考。