激光阴影法探测大气湍流中二维风矢量的可行性

• 作者: 沈刘晶 梅海平 任益充 张骏昕
• 来源期刊: 中国激光
• 关键词: 大气光学 激光大气传输 大气湍流 横向风 阴影法
• 年，卷（期）: 2021,（13）
• 所属期刊栏目: 测量与计量|Measurement and Metrology
• 页码范围: 113-123
• 页数: 11页
• 分类号: O435
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202148.1304004

摘要

提出了一种利用激光阴影图像探测大气湍流中二维横向风矢量的方法,并开展了数值模拟和实验研究.通过移动无限长的相位屏模拟光传输路径上的横向风,采用基于归一化互相关原理的整像素搜索算法计算激光阴影的移动速度,并分析了路径上的横向风及其非均匀分布对激光阴影移动速度的影响.100 m长的激光阴影成像探测对比实验结果表明,在采样频率足够大时,激光阴影的移动速度与平均横向风速之间满足线性关系.超声风速仪的实测值与激光阴影法的拟合值相关系数达到0.949,这表明利用短曝光激光阴影图像获取路径的平均二维横向风矢量是可行的;且该方法能定量展现激光传输路径上大气湍流涡旋的发展和演化,对于大气湍流风场的遥感监测及相关工程应用具有重要的参考价值.