Atmosferyczne spójne wykrywanie źródła światła pulsowane

Spójny Doppler Lidar (CDL) jest zaawansowaną aktywną technologią teledetekcji stosowaną przede wszystkim do precyzyjnego pomiaru atmosferycznych pól wiatrowych, a także właściwości aerozoli i chmur. W jego sercu i duszy leży pulsowane źródło światła, które służy nie tylko jako „silnik” systemu, ale także jako komponent krytyczny, który określa górną granicę jego wydajności wykrywania.

W przeciwieństwie do tradycyjnego spójnego lidaru (0}} (bezpośrednie wykrywanie), CDL działa na zasadzie spójnego wykrywania. System emituje impuls laserowy z wyjątkowo stabilną częstotliwością i znanymi informacjami fazowymi (zwaną „lokalnym oscylatorem” lub wiązką LO). Gdy wiązka ta rozprzestrzenia się przez atmosferę, jest rozproszona przez cząstki takie jak aerozole i kurz (rozpraszacze wsteczne). Bardzo niewielka część tego światła jest rozproszona z powrotem wzdłuż ścieżki transmisji i odbierana przez lidar. Ponieważ te cząstki rozpraszające są w ruchu w stosunku do lidaru (głównie z powodu wiatru), częstotliwość zwróconego światła ulega cichowi przesunięcia (przesunięcie Dopplera) w stosunku do emitowanego światła, zgodnie z efektem Dopplera.

Iggenowość CDL leży w metodzie „heterodynowania optycznego”, w której słaby powrót światła sygnałowego miesza się z częścią zatrzymanego lokalnego światła oscylatora wewnątrz systemu. Powstały sygnał częstotliwości uderzenia (sygnał częstotliwości pośredniej) przenosi informacje o przesunięciu Dopplera. Wykrywając częstotliwość tego sygnału elektrycznego, prędkość promieniowa cząstek rozpraszających wzdłuż linii - widok wiązki laserowej można pobrać z ekstremalną dokładnością, uzyskując w ten sposób informacje wektora wiatru.

Dlatego źródło światła pulsacyjnego CDL nie jest prostym „lampy błyskowej”, ale wyrafinowanym urządzeniem optycznym, które musi mieć wyjątkowo wysoką stabilność częstotliwości, bardzo wąską szerokość linii i właściwości specyficznych długości fali. Obecnie zdecydowana większość systemów CDL wykorzystuje wysoce spójne pulsacyjne lasery światłowodowe jako źródło światła.

Źródło światła pulsacyjne CDL jest unikalne, ponieważ musi spełniać rygorystyczne wymagania fizyczne spójnego wykrywania. Jego główne cechy obejmują:

1. Wysoka wysoka stabilność częstotliwości i wąska szerokość linii:To najbardziej krytyczna funkcja. Przesunięcie dopplerowskie jest bardzo małe (zwykle na kolejności MHz). Jeśli własny jitter lub szerokość linii lasera jest zbyt szeroka, całkowicie zalał użyteczny sygnał, co prowadzi do awarii wykrywania. Źródła światła CDL zazwyczaj wymagają szerokości linii mniejszej niż 1 MHz, często nawet na poziomie kilohercowym, o wysoce spójnej częstotliwości od impulsu do impulsu.

2. Wysoka moc wyjściowa i energia impulsu:Aby zbadać dłuższe odległości i przezwyciężyć utratę energii z powodu tłumienia atmosferycznego i odwrotnego prawa kwadratowego -, źródło światła wymaga wysokiej mocy szczytowej i energii pojedynczego impulsu. Zapewnia to wystarczającą liczbę fotonów doległych celów i są rozproszone do wykrycia.

3. Jakość wiązki na podstawie:Źródło powinno wyświetlić dyfrakcję - Limited lub bliski - dyfrakcja - Limited High - jakość wiązki Gaussa. Gwarantuje to dobrą kierunkowość i możliwość skupienia wiązki laserowej, umożliwiając dłuższe odległości transmisji i utrzymując niewielki rozmiar plamki, poprawiając w ten sposób rozdzielczość przestrzenną i sygnał - do - stosunek szumu.

4. Specyficzna długość fali operacyjnej:CDL działa przede wszystkim w oku - bezpieczne pasma około 1,5 μm i 2 μm. Lasery na tych długościach fali mają wysoki próg uszkodzenia ludzkiego oka, znacznie zmniejszając ryzyko bezpieczeństwa aplikacji i umożliwiając rozmieszczenie w stosunkowo zaludnionych obszarach, takich jak lotniska i miasta. Ponadto te długości fali są oknami transmisji atmosferycznej, mniej wpływem wchłanianie z cząsteczek atmosferycznych (np. Dwutlenek węgla, pary wodne).

5. Wysoka niezawodność i zwartość:Korzystając z technologii laserowej światłowodowej, nowoczesne źródła światła CDL są kompaktowe, solidne, konserwacyjne - bezpłatne (lub niskie - konserwacja) i niewrażliwe na zmiany wibracji i temperatury, co czyni je idealnymi dla platform mobilnych, takich jak Airborne, Shipborne i pojazdów -.

Wykorzystując wysokie - precyzyjne możliwości pomiaru wiatru włączone przez pulsowane źródło światła, CDL odgrywa niezbędną rolę w wielu polach:

Prognozowanie energii wiatrowej i pogody:

• Optymalizacja farmy wiatrowej: Służy do pomiaru napływu i pola budzenia w miejscach farmy wiatrowej w celu optymalizacji układu turbiny i kontrolowania odchylenia, maksymalizacji wydajności wytwarzania energii i zmniejszenia obciążeń zmęczeniowych.
• Ciężkie ostrzeżenie o pogodzie: używane do wykrywania ścinania wiatru, dół i mikroburstów - fenomenu pogodowe zabezpieczenia dla bezpieczeństwa lotnictwa - pod warunkiem ostrzeżeń dla lotnisk.
• Badania meteorologiczne: używane do badania struktury warstwy granicznej atmosferycznej, turbulentnej wymiany, ciepła i pędu strumieni itp., Poprawiając liczbowe modele prognozowania pogody.

Bezpieczeństwo lotnicze:

• Wykrywanie wiru Wake Wake Aircraft: Duże samoloty generują intensywne wiry budzenia podczas startu i lądowania, które są niebezpieczne dla następujących samolotów. CDL może monitorować pozycję, siłę i rozpraszanie tych wirów w czasie rzeczywistym -, potencjalnie skracając interwały separacji samolotów, zwiększenie pojemności lotniska i zapewnienie bezpieczeństwa.
• Airborne Wind Teph Alert: zamontowany na nosie samolotu, zbada pola wiatru przed ścieżką lotu, zapewniając pilotom wczesne ostrzeżenia, aby uniknąć stref ścinania wiatru.

Obrona i bezpieczeństwo:

• Korekta wiatru balistycznego: precyzyjnie mierzy profile prędkości wiatru wzdłuż ścieżki od lufy do celu, dostarczając danych do korekcji balistycznej w systemach artylerii i snajperii o wysokiej -, znacznie poprawiając prędkości trafień.
• Wyczuwanie środków chemicznych/biologicznych: AIDS w identyfikacji podejrzanej dyspersji w chmurze aerozolu poprzez wykrywanie ruchu zawieszonych cząstek w powietrzu.
• Nawigacja pojazdu: Zapewnia precyzyjne informacje względne prędkości wiatru dla bezzałogowych pojazdów powietrznych (UAV), pocisków itp. Do obliczeń nawigacyjnych i wytrzymałościowych.

Popularne Tagi: Atmosferyczne spójne wykrywanie Lidar pulsowane źródło światła, China Atmosferyczne spójne wykrywanie, Moduł lidarowy 1550 nm, Dystrybucja akustycznego wykrywania DAS, Wyczuwanie DTS, Optyczne urządzenie wykrywające, Wzmacniacz światłowodowy odporny na promieniowanie, Wind Lidar