CN102200508A - 消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法，包括如下步骤：首先降低激光器输出能量，测量不同能量激光束的散射回波信号，在相近的时间间隔内，两回波信号中背景光和热噪声信号相等；把两回波信号相减，背景光和热噪声信号相互抵消，再反演这两回波差方程即可得到真实的大气消光系数。本发明是通过新的实验和反演方法解决上述问题，有效消除背景光和热噪声对探测精度的影响，得到准确可靠的大气光学参数。

Description

消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法

技术领域

本发明涉及一种消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法。

背景技术

目前消除背景光和热噪声对大气消光系数探测的影响的主要方法是降低背景光和热噪声的大小，通过采用夜晚实验、使用干涉滤光片、降低望远镜的视场角等方法来降低背景光的大小；通过降低探测器的温度来降低探测器的热噪声。但是这些方法只能降低背景光和热噪声本身的大小，减小背景光和热噪声对大气消光系数的影响程度，不能从根本上消除背景光和热噪声对大气参数探测精度的影响，即不能把背景光和热噪声对大气参数探测精度的影响降低到零。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法，包括如下步骤：

首先降低激光器输出能量，测量不同能量激光束的散射回波信号，在相近的时间间隔内，两回波信号中背景光和热噪声信号相等；把两回波信号相减，背景光和热噪声信号相互抵消，再反演这两回波差方程即可得到真实的大气消光系数。

本发明是通过新的实验和反演方法解决上述问题，有效消除背景光和热噪声对探测精度的影响，得到准确可靠的大气光学参数。

附图说明

图1：本发明方法流程图。

具体实施方式

本发明阐述了消除背景光和热噪声对大气消光系数探测精度的影响的方法。主要发明方法和技术如下：

首先降低激光器输出能量，测量不同能量激光束的散射回波信号，在相近的时间间隔内，两回波信号相隔的时间较短，可以认为大气的状态变化很小，可以忽略不计，因此可以认为，两回波信号中背景光和热噪声信号相等。把两回波信号相减，背景光和热噪声信号相互抵消，再反演这两回波差方程即可得到真实可靠的大气消光系数。具体思路如下：

具体理论分析过程如下：

$P_1\left(r\right)=P_{01}\frac{\mathrm{c\τ}}{2}A\frac{\mathrm{\β}\left(r\right)}{r^2}\exp [-2{\∫}_0^r\mathrm{\σ}\left(r\right)\mathrm{dr}]---\left(1\right)$

$P_2\left(r\right)=P_{02}\frac{\mathrm{c\τ}}{2}A\frac{\mathrm{\β}\left(r\right)}{r^2}\exp [-2{\∫}_0^r\mathrm{\σ}\left(r\right)\mathrm{dr}]---\left(2\right)$

(1)-(2)得到

$\mathrm{\ΔP}\left(r\right)={\mathrm{\ΔP}}_0\frac{\mathrm{c\τ}}{2}A\frac{\mathrm{\β}\left(r\right)}{r^2}\exp [-2{\∫}_0^r\mathrm{\σ}\left(r\right)\mathrm{dr}]---\left(3\right)$

P₁(r)：激光输出能量为P₀₁，不存在噪声时的回波信号能量。

P₂(r)：激光输出能量为P₀₂，不存在噪声时的回波信号能量。

激光输出能量为P₀₁时，实际的回波信号能量为

P_1true(r)＝P₁(r)+noise                      (4)，

激光输出能量为P₀₂时，实际的回波信号能量为

P_2true(r)＝P₂(r)+noise                      (5)

两激光束测量的时间间隔比较短，可以认为大气的条件完全相同，探测器的条件相同，因而完全可以认为噪声相同。

(4)-(5)得

ΔP(r)＝P₁(r)-P₂(r)＝P_1true(r)-P_2true(r)    (6)

从(6)式可见，理想状态(不含噪声)的两回波信号之差可以通过实际的两回波信号之差得到。

联合(3)和(6)得

$P_{1\mathrm{true}}\left(r\right)-P_{2\mathrm{true}}\left(r\right)={\mathrm{\ΔP}}_0\frac{\mathrm{c\τ}}{2}A\frac{\mathrm{\β}\left(r\right)}{r^2}\exp [-2{\∫}_0^r\mathrm{\σ}\left(r\right)\mathrm{dr}]---\left(7\right)$

方程(7)的左边噪声相消，方程中不包含任何噪声含量，解方程(7)即可得到大气消光系数。

Claims (1)

1.一种消除背景光和热噪声对大气消光系数测量精度影响的方法，其特征在于包括如下步骤：

首先降低激光器输出能量，测量不同能量激光束的散射回波信号，在相近的时间间隔内，两回波信号中背景光和热噪声信号相等；把两回波信号相减，背景光和热噪声信号相互抵消，再反演这两回波差方程即可得到真实的大气消光系数。

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