一种光传播路径横向平均风速风向测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种光传播路径横向平均风速风向测量装置及方法，测量系统包括半导体激光器、扩束镜、缩束镜，面阵CCD探测器。半导体激光发出的光束先经过扩束镜扩束为有一定横截面的平行光束入射到大气中，经过大气湍流和大气风场的扰动，产生闪烁和相位的随机起伏效应，利用接收端的面阵CCD探测器探测光束横截面上不同部位的光强闪烁，统计得到不同孔径对之间的闪烁相关特性，然后根据得到的归一化时间延迟互相关函数在τ=0处的导数与路径横向风速的关系：，获得光传播路径横向平均风速风向信息。

主权项

1.一种光传播路径横向平均风速风向测量装置，其特征在于：包括半导体激光器、扩束镜组成的发射端，以及缩束镜、面阵CCD探测器组成的接收端，接收端和发射端之间是一段待求路径横向平均风速的自由大气，所述半导体激光器发出的激光束首先经由扩束镜被扩束后以准直平行光出射，从扩束镜出射的激光束经过一定距离的大气湍流和路径横向风场的扰动，其相位和振幅会产生随机起伏现象，包含大气湍流信息和路径横向风场信息的激光束到达缩束镜，由缩束镜会聚在面阵CCD探测器上感光成像；根据在面阵CCD在探测器动态测量范围内，其像元的灰度值与入射光强成正比的特性，将一定尺寸范围内的面阵CCD探测器的面元像素值相累加，即形成有一定接收孔径的光强探测系统，整个面阵CCD探测器等同于可以实现光强起伏变化探测的阵列探测器，继而可以获得光强的归一化起伏方差即闪烁指数，其中I_m,n为第(m,n)个孔径内的灰度值之和，分析任意间距的两个不同孔径闪烁指数的归一化时间延迟交叉相关函数，可以实现光传播路径横向平均风速风向的探测。