留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

位相差值法测量大气湍流格林伍德频率

瞿青 曹召良 胡立发 张红胜 赵晶丽 宣丽

瞿青, 曹召良, 胡立发, 张红胜, 赵晶丽, 宣丽. 位相差值法测量大气湍流格林伍德频率[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 121-129. doi: 10.3788/CO.20150801.0121
引用本文: 瞿青, 曹召良, 胡立发, 张红胜, 赵晶丽, 宣丽. 位相差值法测量大气湍流格林伍德频率[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 121-129. doi: 10.3788/CO.20150801.0121
QU Qing, CAO Zhao-liang, HU Li-fa, ZHANG Hong-sheng, ZHAO Jing-li, XUAN Li. Greenwood frequency measurement of atmospheric turbulence by phase difference method[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 121-129. doi: 10.3788/CO.20150801.0121
Citation: QU Qing, CAO Zhao-liang, HU Li-fa, ZHANG Hong-sheng, ZHAO Jing-li, XUAN Li. Greenwood frequency measurement of atmospheric turbulence by phase difference method[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 121-129. doi: 10.3788/CO.20150801.0121

位相差值法测量大气湍流格林伍德频率

doi: 10.3788/CO.20150801.0121
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No.11174274, No.11174279)
详细信息
    通讯作者:

    瞿 青 (1989—),女,湖北荆州人,硕士研究生,2012年于吉林大学获得学士学位,主要从事大气湍流格林伍德频率测量方法的研究。E-mail:quqing890926@163.com

    曹召良(1974—),男,河南济源人,博士,研究员,1998年于河南师范大学获得学士学位,2003年、2008年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所分别获得硕士、博士学位,主要从事液晶自适应光学、光学设计和衍射光学等方面的研究。E-mail:caozlok@ciomp.ac.cn

    胡立发(1974—),男,湖北武汉人,博士,研究员,博士生导师,2003年于西北有色金属研究院超导材料研究所获得博士学位,主要从事液晶自适应光学校正成像、液晶大气湍流模拟器等方面的研究。E-mail:hulifa@ciomp.ac.cn

    张红胜(1961—),男,吉林长春人,高级实验师,主要从事光电仪器设计及优化分析、高精度光学编码器设计与检测等方面的研究。E-mail:zhanghs@ciomp.ac.cn

    赵晶丽(1962—),女,吉林长春人,高级实验师,主要从事光刻复制工艺及衍射元件设计制作方面的研究。E-mail:zhaojingli111@sina.cn

    宣 丽(1957—),女,吉林长春人,博士,研究员,博士生导师,1983年于吉林大学获得学士学位,1986年于中国科学院长春物理研究所获硕士学位,1998年于日本东北大学获得博士学位,主要从事液晶应用光学、液晶自适应光学工程、液晶器件物理、液晶合成及相关器件的光化学方面的研究。E-mail:xuanli@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: O357.5+4

Greenwood frequency measurement of atmospheric turbulence by phase difference method

  • 摘要: 为了利用位相差值法实现大气湍流格林伍德频率的准确测量, 研究了位相差值法的有效性、哈特曼探测器采样点数和采样频率的选取方法。首先给出了位相差值法的基本原理和测量噪声去除方法, 然后分析了哈特曼探测器采样点数和格林伍德频率的统计平均次数对测量精度的影响, 结果显示, 当采样点数大于400、统计平均次数大于400时, 可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。研究了测量噪声的影响, 结果表明:去除噪声后, 测量值的偏离误差从30%降低到0.6%。研究了算法的重复性精度, 得到测量值偏离量的RMS值为1.9 Hz, 占理论值的3%, 说明测量方法非常稳定。依据上述结果, 对8~108 Hz的湍流进行测量和分析, 结果显示, 当不考虑空气扰动时, 测量值与理论值基本一致。最后, 研究了哈特曼探测器采样频率和格林伍德频率之间的关系:哈特曼探测器的采样频率越高, 能够准确测量的格林伍德频率也越高, 并得到了定量的经验公式。上述结果表明, 在满足采样点数、采样频率以及统计平均次数等条件下, 位相差值法可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。该研究工作为大气湍流的格林伍德频率测量提供了应用依据。
  • 图  1  格林伍德频率测量的实验光路

    Figure  1.  Optical setup for measuring Greenwood frequency

    图  2  格林伍德频率随波面空间采样点数的变化

    Figure  2.  Greenwood frequency as a function of sampling points

    图  3  格林伍德频率和统计次数的关系

    Figure  3.  Relation between the Greenwood frequency and statistical times

    图  4  噪声对格林伍德频率的影响(实线是统计平均值)

    Figure  4.  Effect of noise on the Greenwood frequency(the line represents the statistical value of Greenwood frequency)

    图  5  格林伍德频率和测量次数之间的关系(实线是理论值)

    Figure  5.  Greenwood frequency as a function of measured times(the line represents the theoretical value)

    图  6  不同强度湍流的格林伍德频率测量值和理论值之间的关系

    Figure  6.  Relation between the measured and theoretical Greenwood frequency for different strength of atmospheric turbulence

    图  7  大气湍流格林伍德频率的测量误差

    Figure  7.  Measuring error of Greenwood frequency of atmospheric turbulence

    图  8  室内空气的格林伍德频率

    Figure  8.  Greenwood frequency of the air indoor

    图  9  相位结构函数与采样间隔时间的关系

    Figure  9.  Relation between the phase structure function and the sampling time

    图  10  格林伍德频率与采样时间的关系

    Figure  10.  Relation between the Greenwood frequency and the sampling time

  • [1]

    [2]

    [3]

    [4]

    [5]

    [6]

    [7]

    [8]

    [9]

    [19]

    [11]

    [12]

    [13]

    [14]

    [15]

    [16]

    [17]

    [18]

    [19]

    [20]

    [21]

    [22]

    [23]

    [24]

    [25]

    [26]

    [27]

    [28]

    [29]

    [30]

    [31]

    [32]

    [33]

    [34]

  • 加载中
图(10)
计量
  • 文章访问数:  816
  • HTML全文浏览量:  183
  • PDF下载量:  558
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-21
  • 录用日期:  2014-12-24
  • 刊出日期:  2015-01-25

目录

    /

    返回文章
    返回