[发明专利]一种基于FP标准具的高光谱分辨大气瑞利测温方法

权利要求书

1.一种基于FP标准具的高光谱分辨大气瑞利测温方法，其特征在于:包括355nm连续激光器(11)，第一FP标准具(12)，第一标准具控制器(13)，第一采集卡(14)，355nm脉冲激光器(15)，扩束器(16)，垂直指向望远镜(17)，第二标准具(18)，第二FP标准具控制器(19)，第二采集卡(20)，第一光纤分束器(31)，第二光纤分束器(32)，第一探测器(41)，第二探测器(42)，第三探测器(43)，第四探测器(44)；具体步骤如下:

步骤(1)、FP标准具扫描355nm连续激光

FP标准具扫描355连续激光时，355nm连续激光器(11)出射的激光进入第一光纤分束器(20)；激光入射到第一光纤分束器(20)后，以4/1的分束比，一路通过第一FP标准具(12)后由第一探测器(41)探测，另外一路由第二探测器(42)探测；第一探测器(41)和第二探测器(42)分别通过两根信号线同第一采集卡(14)相连接；如此，获得FP标准具透过率曲线及FP标准具的参数：有效反射率Re；峰值透过率T_pe；每走一步所对应的频率Δf；

步骤(2)、用标定了的FP标准具扫描瑞利后向散射信号

FP标准具扫描瑞利后向散射信号时，355nm脉冲激光器(15)出射的激光经扩束器(16)扩束和压缩发散角之后，指向探测区域；瑞利后向散射信号由垂直指向望远镜(17)收集；收集到的信号耦合进入第二光纤分束器(32)；第二光纤分束器(32)出射的激光，以4/1的分束比，一路通过第二标准具(18)后由第三探测器(43)探测，另外一路经由第四探测器(44)探测；第三探测器(43)和第四探测器(44)分别通过两根信号线同第二采集卡(20)相连接；如此，获得大气后向散射信号经FP标准具的透过率数据；

步骤(3)、利用同一地点测量的后向散射比对大气后向散射信号经FP标准具的透过率数据进行修正，以消除气溶胶后向散射而获得瑞利后向散射信号经FP标准具的透过率数据；利用第四探测器(44)探测到的总能量I₂，其包含气溶胶后向散射信号I_mie与瑞利后向散射信号I_mol，及利用后向散射比R_β＝(β_A+β_M)/β_M，β_A为气溶胶后向散射系数，β_M为大气分子后向散射系数；求得气溶胶后向散射信号I_mie；再利用步骤(1)所得的FP标准具的透过率曲线及经FP标准具的大气后向散射信号I₂求得瑞利后向散射信号的透过率；反演时，利用瑞利后向散射信号经FP标准具的的数学表达式，对修正后得到的瑞利后向散射经FP标准具透过率数据进行非线性最小二乘法拟合，根据拟合得到的温度项反演大气温度。

2.根据权利要求1所述的一种基于FP标准具的高光谱分辨大气瑞利测温方法，其特征在于：包括垂直指向望远镜的使用，由于在垂直方向上风速很小，风速引起的接收频率的改变忽略不计；此外，通过改变采集到的平流层区域的瑞利后向散射信号的距离分辨率，从而获得平流层区域的温度廓线。

3.根据权利要求1所述的一种基于FP标准具的高光谱分辨大气瑞利测温方法，其特征在于：对扫描得到的透过率数据进行修正；垂直指向望远镜接收回的大气后向散射信号中，既包含瑞利散射信号也可能包含米散射信号，为消除米散射信号对测量的影响，利用同一地点测量得到的后向散射比，将透过率数据中的米散射成分减去，从而得到瑞利散射后向散射信号的透过率。