【摘 要】
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本文介绍了一台同时探测地球上空94km处的大气风速和温度的地基气辉成像干涉仪样机——GBAⅡ(Ground based airglow imaging interferometer)的设计研制过程及初步观测结果。
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本文介绍了一台同时探测地球上空94km处的大气风速和温度的地基气辉成像干涉仪样机——GBAⅡ(Ground based airglow imaging interferometer)的设计研制过程及初步观测结果。描述了广角Michelson干涉仪"四强度"测风法与F-P干涉滤光片的"转动谱线测温法"结合的探测原理;提出了一种新型的更具实用性的大空气隙广角Michelson干涉仪,通过视场展宽的计算,优化出以中国常见牌号H-K9L的光学玻璃为材料的实体干涉仪,根据仪器特点选取了夜间气辉发射的O2(0-1)带谱线作为探测光源,并根据谱线选定中心波长867.79nm半高宽0.28nm的窄带干涉滤光片;提出使用反射式液晶LCoS(liquid crystal onsilicon)空间调制器的纯相位调制来实现无动镜的"四强度"步进扫描;设计了GBAⅡ的光学系统,并利用光学设计软件CodeV对子系统和整体系统分别进行了优化;研究了GBAⅡ的正演模型、定标测试方法及数据反演算法。利用GBAⅡ样机实施了实地观测。在2012年6月12日凌晨的西安市郊区(N34°13′22.21″,E108°59′38.14″,海拔高度457m)实施了近5个小时的观测,获得94km处的大气温度为167K-196K,温度探测精度约为2.1-2.9K,大气的纬向风均为北向,在1~45m/s之间变化,经向风均为东向,在8~46m/s之间变化,风速探测精度为13~21m/s。通过与MSISE90温度模型和HWM93风场模型的数据进行对比,得到了基本一致的变化趋势和量级,验证了GBAⅡ样机观测数据的准确性和可靠性。
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