差分像移激光雷达湍流测量误差深度剖析

本文主要探讨了差分像移湍流廓线激光雷达（Differential Image Shearing Radar, DISR）在大气湍流测量中的应用及其误差分析。DISR是一种利用激光束在大气中传播时的微小相位变化来获取湍流信息的技术。文章首先介绍了差分像移激光雷达的基本原理，即通过比较两个或多个不同时间延迟的激光脉冲返回信号，可以得到大气湍流随距离的变化情况。 在定量分析方面，作者通过对测量原理的深入研究，结合定性分析，推导出了一套严谨的误差公式，这些公式为评估和优化系统的测量性能提供了关键依据。具体来说，误差来源主要包括两个主要部分：一是光斑质心计算误差，这是由于接收的光子信号强度不均匀导致的；二是有限样本引起的统计误差，这在数据处理阶段由于数据量有限而不可避免。 在实际操作中，当系统参数已知时，如何优化探测点间距和每个探测点的探测时间是提高测量精度的关键。在近距离测量时，由于光强较强，光斑质心计算误差的影响相对较小，因此统计误差占据主导地位。然而，随着测量距离的增加，这种误差的影响逐渐增大，因此需要更加精细地控制测量参数以减小这种影响。 此外，文章还提及了关键词如大气光学、大气湍流、差分相移和大气折射率结构常数等，这些都是理解本文核心内容的重要概念。该研究不仅对理论分析有所贡献，也为实际应用中的误差校正和系统设计提供了实用指导。 这篇文章深入剖析了差分像移激光雷达测量大气湍流过程中可能出现的误差源，并提出了相应的优化策略，对于提高此类设备的测量精度和稳定性具有重要的实践意义。