基于法布里-珀罗干涉仪反演大气风速和温度的简化算法

阐述了基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)反演中高层大气风速和温度的基本原理,研究了FPI系统传递函数及其对入射谱线的响应表达式。借鉴传统FPI反演中高层大气风速和温度的经典理论,提出一种矩阵简化算法。利用分解和近似的数学基础方法来得到系统响应表达式的矩阵形式,然后采用最小二乘法反演出大气风速和温度。仿真结果表明:当预估风速和温度偏离实际风速和温度,小于150m/s和80K时,反演风速和温度的误差范围在±3m/s和±10K内。矩阵简化算法不但保留了完整傅里叶级数描述法的精确性,而且避免了激光校准和波长变换,具有简单和快速的优点。

基于法布里-珀罗干涉仪的大气风场及温度场探测理论研究及仿真

针对基于法布里-珀罗干涉仪的大气风场探测系统,推导了进行风速、温度反演的理论模型并在理论上进行了模拟验证。利用光学设计软件Zemax完成了法布里-珀罗干涉仪系统结构的仿真。通过设定不同波长入射系统,得到对应干涉条纹,利用最小二乘拟合圆方法从条纹峰值移动距离可反演出风速,与理论值进行比对,得到风速仿真误差小于4.2%。针对温度探测理论建立了合理的光源光谱文件,给出理想仿真干涉圆环,进行数据分析完成温度反演,计算出温度的仿真误差小于7.5%。结果表明,仿真模型、反演理论、数据分析和处理方法是可行的。