高性能機載云粒子成像儀研制及應用

作者：郭學良,于子平,楊澤后,李培仁,伍波,史曉丁,王廣河,杜運理,蘇正軍,樊冬,李義宇,齊彥斌,方春剛,盧廣獻

摘要：機載云粒子成像儀是目前直接觀測云中粒子譜分布和形狀特征的關鍵設備,在云物理結構探測、遙感反演驗證、數值模式云物理過程改進和人工影響天氣等領域具有十分重要的作用。因此,針對現有進口儀器性能和應用方面的不足,開發更高性能的云粒子探測儀器十分必要。通過2011年啟動的國家重大科學儀器設備開發專項—機載云粒子譜儀與成像儀研制項目,研制出國產高性能機載云粒子測量系統。經過多年的研制和反復測試,解決和顯著改進了激光光束均勻化、弱信號探測、多路并行處理及微粒消衍射等關鍵技術,從而提高了探測器像元的光功率均勻性和一致性,使光斑區域內平均光功率密度提高約3倍,從而改進了粒子成像能力。采用更高分辨率國產光電線陣探測器,測量響應時間明顯縮短,對小云粒子的探測能力明顯提高。研制的儀器通過一系列基礎參數測試、系統優化、環境適應性實驗和累計60多架次的飛行測試。對2018年11月5日進行的兩架次對比探測結果的初步分析表明,新研制的云粒子成像儀對小粒子濃度的測量精度較進口儀器提高一個量級左右,測量數據起伏更小,穩定性更高,并且可正確獲得更清晰可靠的云粒子形態特征。

發文機構：中國氣象科學研究院 中國科學院大氣物理研究所 中國兵器科學研究院 中國兵器集團公司第209研究所 山西省人工防雹增雨辦公室 吉林省人工防雹增雨辦公室

關鍵詞：機載云粒子成像儀研制測試檢驗AirborneCloud particles imagerResearch and developmentObservational test

分類號： P414.9[天文地球—大氣科學及氣象學]