Detecție coerentă atmosferică Lidar Sursa de lumină pulsată

Coerent Doppler Lidar (CDL) este o tehnologie avansată de teledetecție activă, utilizată în principal pentru măsurarea precisă a câmpurilor eoliene atmosferice, precum și pentru proprietățile aerosolilor și norilor. La inima și sufletul ei se află sursa de lumină pulsată, care servește nu numai ca „motorul” sistemului, ci și ca componentă critică care determină limita superioară a performanței sale de detectare.

Spre deosebire de coerent non - coerent (detecție directă), CDL funcționează pe principiul detectării coerente. Sistemul emite un impuls laser cu frecvență extrem de stabilă și informații de fază cunoscute (numite „Oscilatorul local” sau Beam LO). Deoarece acest fascicul se propagă prin atmosferă, este împrăștiat de particule precum aerosolii și praful (backscaterers). O fracțiune foarte mică din această lumină este împrăștiată înapoi de -a lungul căii de transmisie și primită de Lidar. Deoarece aceste particule de împrăștiere sunt în mișcare în raport cu lidarul (în principal din cauza vântului), frecvența luminii returnate suferă o schimbare minut (schimbarea Doppler) în raport cu lumina emisă, în funcție de efectul Doppler.

Ingeniozitatea CDL se află în metoda sa de „heterodie optică”, în care lumina de semnal returnată slabă este amestecată cu o porțiune din lumina oscilatorului local reținut în interiorul sistemului. Semnalul de frecvență de ritm rezultat (semnalul de frecvență intermediară) poartă informațiile despre schimbarea Doppler. Prin detectarea frecvenței acestui semnal electric, viteza radială a particulelor de împrăștiere de -a lungul liniei - din - vedere a fasciculului laser poate fi preluată cu o precizie extremă, obținând astfel informații despre vector de vânt.

Prin urmare, sursa de lumină pulsată CDL nu este un simplu „bliț”, ci un dispozitiv optic sofisticat care trebuie să posede o stabilitate de frecvență extrem de ridicată, lățime de linie foarte îngustă și proprietăți specifice ale lungimii de undă. În prezent, marea majoritate a sistemelor CDL utilizează lasere cu fibre pulsate extrem de coerente ca sursă de lumină.

Sursa de lumină pulsată CDL este unică, deoarece trebuie să îndeplinească cerințele fizice stricte ale detectării coerente. Principalele sale caracteristici includ:

1. Stabilitatea de înaltă frecvență și lățimea de linie îngustă:Aceasta este cea mai critică caracteristică. Schimbarea Doppler este foarte mică (de obicei la ordinul MHz). Dacă propria frecvență a laserului sau lățimea de linie este prea largă, acesta va înlătura complet semnalul util, ceea ce duce la o defecțiune a detectării. Sursele de lumină CDL necesită de obicei o lățime de linie mult mai mică de 1 MHz, adesea chiar și la nivelul Kilohertz, cu o frecvență extrem de consistentă de la puls la puls.

2. Puterea de putere și energia pulsului:Pentru a sonda distanțe mai lungi și a depăși pierderea de energie din cauza atenuării atmosferice și a legii pătrate inversă -, sursa de lumină are nevoie de putere maximă ridicată și energie unică puls. Acest lucru asigură că suficienți fotoni ating ținte îndepărtate și sunt împrăștiate pentru detectare.

3. Calitatea fasciculului excesiv:Sursa ar trebui să scoată o difracție - limitată sau aproape - difracție - limitată - fascicul gaussian de calitate. Acest lucru garantează o direcționalitate bună și focalizare a fasciculului laser, permițând distanțe de transmisie mai lungi și menținând o dimensiune mică a spotului, îmbunătățind astfel rezoluția spațială și semnalul - la - raport de zgomot.

4. Lungimea de undă specifică de funcționare:CDL funcționează în principal în ochi - benzi sigure în jur de 1,5 μm și 2 μm. Laserele de la aceste lungimi de undă au un prag mare de deteriorare pentru ochiul uman, reducând semnificativ riscurile de siguranță a aplicației și permițând desfășurarea în zone relativ populate precum aeroporturile și orașele. Mai mult, aceste lungimi de undă sunt ferestre de transmisie atmosferică, mai puțin afectate de absorbția de moleculele atmosferice (de exemplu, dioxid de carbon, vapori de apă).

5. Fiabilitatea și compactitatea mare:Beneficiind de tehnologia cu laser cu fibre, sursele de lumină moderne CDL sunt compacte, robuste, întreținere - gratuite (sau scăzute - întreținere) și insensibile la variații de vibrații și temperatură, ceea ce le face ideale pentru platforme mobile, cum ar fi aplicații aeriene, navelor și vehicule -.

Utilizarea capacităților de măsurare a vântului ridicat -}} activat de sursa de lumină pulsată, CDL joacă un rol indispensabil în numeroase câmpuri:

Energie eoliană și prognoză meteo:

• Optimizarea parcului eolian: utilizat pentru a măsura vânturile de intrare și câmpurile de trezire la șantierele eoliene pentru optimizarea dispunerii turbinei și controlul yaw -ului, maximizarea eficienței generarii de energie și reducerea încărcăturilor de oboseală.
• Avertisment meteo sever: folosit pentru a detecta forfecarea vântului, declanșările și microbursturile - fenomene meteorologice mortale pentru siguranța aviației - oferind avertismente pentru aeroporturi.
• Cercetări meteorologice: utilizat pentru a studia structura stratului de graniță atmosferică, schimbul turbulent, fluxurile de căldură și moment, etc., îmbunătățind modelele numerice de predicție a vremii.

Siguranța aviației:

• Detectarea vortexului de trezire a aeronavelor: aeronavele mari generează vortice intense de trezire în timpul decolului și aterizării, care sunt periculoase pentru urmarea aeronavelor. CDL poate monitoriza poziția, rezistența și disiparea acestor vârtejuri în timp real -, potențial scurtarea intervalelor de separare a aeronavelor, creșterea capacității aeroportului și asigurând siguranța.
• Alertă de forfecare a vântului aerian: Montat pe nasul unei aeronave, sondează câmpul vântului înainte de pe calea de zbor, oferind piloților avertismente timpurii pentru a evita zonele de forfecare a vântului.

Apărare și securitate:

• Corecția balistică a vântului: măsoară cu precizie profilurile de viteză a vântului de -a lungul căii de la bot la țintă, oferind date pentru corecția balistică în sistemele de artilerie și lunetist de precizie ridicate -, îmbunătățind foarte mult ratele de lovire.
• Senzația de agent chimic/biologic: Ajutor în identificarea dispersiei suspere a norului aerosol prin detectarea mișcării particulelor suspendate în aer.
• Navigarea vehiculului: oferă informații relative privind viteza vântului precis pentru vehicule aeriene fără pilot (UAV), rachete etc., pentru calcule de navigație și rezistență.

Tag-uri populare: Detecție coerentă atmosferică Lidar Sursa de lumină pulsată, China Detecție coerentă atmosferică Lidar Sursa de lumină pulsată, Sursa ASE, Senzație de vibrație a fibrei optice distribuite, Receptor coerent DVS, MODURA ZEHNDER MACHDER, Dispozitiv de detectare optică, Diversitatea de polarizare