Atmosfersko koherentno odkrivanje Lidar Impulziran svetlobni vir

Koherentni Doppler LiDAR (CDL) je napredna tehnologija aktivnega daljinskega zaznavanja, ki se uporablja predvsem za natančno merjenje atmosferskih vetrnih polj, pa tudi lastnosti aerosolov in oblakov. V svojem srcu in duši leži utripajoč svetlobni vir, ki ne služi samo kot "motor" sistema, ampak tudi kot kritična komponenta, ki določa zgornjo mejo njegove zmogljivosti zaznavanja.

Za razliko od tradicionalnega non - koherentnega (neposredno odkrivanje) Lidar, CDL deluje po načelu skladnega odkrivanja. Sistem oddaja laserski impulz z izjemno stabilno frekvenco in znanimi faznimi informacijami (imenovani "lokalni oscilator" ali LO žarek). Ko se ta žarek širi skozi atmosfero, ga raztresejo delci, kot so aerosoli in prah (hrbtni delci). Zelo majhen del te svetlobe je raztresen nazaj po prenosnem poti in ga prejema Lidar. Ker so ti delci razprševanja v gibanju glede na liDAR (predvsem zaradi vetra), se frekvenca vrnjene svetlobe doživi minutni premik (dopplerjev premik) glede na odpuščeno svetlobo, glede na Dopplerjev učinek.

Izgorist CDL je v njegovi metodi "optičnega heterodiranja", kjer je šibka vrnjena signalna luč pomešana z delom zadržane luči lokalnega oscilatorja znotraj sistema. Nastali frekvenčni signal utripa (vmesni frekvenčni signal) vsebuje informacije o dopplerju. Z zaznavanjem frekvence tega električnega signala lahko radialno hitrost razpršenih delcev vzdolž črte - - vida laserskega žarka odvzamemo z izjemno natančnostjo in tako pridobimo informacije o vetrovi vetra.

Zato vir luči CDL ni preprost "bliskavico", ampak prefinjena optična naprava, ki mora imeti izjemno visokofrekvenčno stabilnost, zelo ozko širino linije in specifične lastnosti valovne dolžine. Trenutno velika večina sistemov CDL kot svoj vir svetlobe uporablja zelo skladne laserje iz vlaken.

Svetlobni vir CDL je edinstven, saj mora izpolnjevati stroge fizične zahteve skladnega odkrivanja. Njegove glavne značilnosti vključujejo:

1. Izpostavljena visoka frekvenčna stabilnost in ozka širina linije:To je najbolj kritična lastnost. Dopplerjev premik je zelo majhen (običajno na vrstnem redu MHZ). Če je lasersko lasno frekvenčno tresenje ali širina široka široka, bo uporaben signal v celoti preplavil, kar bo vodilo do okvare odkrivanja. Viri svetlobe CDL običajno potrebujejo širino obloge, ki je veliko manj kot 1 MHz, pogosto celo na ravni kiloherta, z zelo dosledno frekvenco od impulza do impulza.

2. Visoka izhodna moč in energija impulza:Če želite preizkusiti daljše razdalje in premagati izgubo energije zaradi atmosferskega slabljenja in inverznega - kvadratnega zakona, svetlobni vir potrebuje visoko največjo moč in enojno impulzno energijo. To zagotavlja, da dovolj fotonov dosežejo oddaljene cilje in so raztreseni nazaj za odkrivanje.

3. Odlična kakovost snopa:Vir mora izdati difrakcijo - Limited ali blizu - difraction - Limited High - kakovosti Gausski žarek. To zagotavlja dobro usmeritev in osredotočenost laserskega žarka, ki omogoča daljše razdalje prenosa in ohranja majhno velikost kraja, s čimer se izboljša prostorska ločljivost in signal - na - razmerje med hrupom.

4. Specifična delovna valovna dolžina:CDL deluje predvsem v očesu - Varne pasove okoli 1,5 μm in 2 μm. Laserji na teh valovnih dolžinah imajo velik prag škode za človeško oko, kar znatno zmanjšuje tveganja za varnost uporabe in omogočajo uvajanje na razmeroma naseljenih območjih, kot so letališča in mesta. Poleg tega so te valovne dolžine oken v atmosferskem prenosu, ki manj vplivajo na absorpcijo iz atmosferskih molekul (npr. Ogljikov dioksid, vodna para).

5. Visoka zanesljivost in kompaktnost:Sodobni viri svetlobe CDL, ki imajo koristi od laserske tehnologije, so kompaktni, robustni, vzdrževalni - brezplačno (ali nizko - vzdrževanje) in neobčutljive za vibracijske in temperaturne razlike, zaradi česar so idealne za mobilne platforme, kot so letalske platforme, ladjedelnice in vozilo {{2}.

CDL ima na številnih poljih nepogrešljivo vlogo z uporabo visokih - zmogljivosti natančnosti vetra, ki jih omogoča njegov impulzni svetlobni vir.

Vetrna energija in napovedovanje vremena:

• Optimizacija vetrnih elektrarn: Uporablja se za merjenje prilivnih vetrov in budnih polj na mestih vetrnih elektrarn za optimizacijo postavitve turbin in nadzor nad YAW, maksimiranje učinkovitosti proizvodnje energije in zmanjšanje obremenitev utrujenosti.
• Hudo vremensko opozorilo: Uporablja se za odkrivanje striženja vetra, padcev in mikroburstov - vremenski pojavi smrtonosni za letalsko varnost -, ki dajejo opozorila za letališča.
• Meteorološke raziskave: Uporablja se za preučevanje strukture atmosferske mejne plasti, turbulentne izmenjave, tokov toplote in zagona itd.

Varnost letalstva:

• Letala Wake WAKE Vortex Detekcija: Velika letala med vzletom in pristajanjem ustvarjajo intenzivne budne vrtinče, ki so nevarni za sledenje zrakoplovom. CDL lahko spremlja položaj, moč in razprševanje teh vrtincev v resničnem - časa, kar lahko skrajša intervale ločevanja zrakoplovov, poveča zmogljivost letališča in zagotavlja varnost.
• Opozorilo o striženju vetra v zraku: nameščeno na nosu letala, sondira vetrno polje naprej po poti leta, ki pilotom zagotavlja zgodnja opozorila, da se izognejo območij striženja vetra.

Obramba in varnost:

• Balistična korekcija vetra: natančno meri profile hitrosti vetra vzdolž poti od gobca do cilja, kar zagotavlja podatke za balistično korekcijo v visokih - natančnih topniških in ostrostrelskih sistemih, kar močno izboljšuje hitrost zadetkov.
• Zaznavanje kemičnega/biološkega sredstva: pomaga pri prepoznavanju sumljive aerosolne disperzije oblaka z zaznavanjem gibanja suspendiranih delcev v zraku.
• Navigacija v vozilu: Zagotovi natančne relativne informacije o hitrosti vetra za brezpilotna zračna vozila (UAV), rakete itd. Za izračun navigacije in vzdržljivosti.

Priljubljena oznake: Atmosfersko koherentno odkrivanje lidarja impulznega svetlobnega vira, kitajsko atmosfersko koherentno odkrivanje lidarja pulziranega svetlobnega vira