ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности регистрации лидарных сигналов, изменяющихся в широком динамическом диапазоне из "Атмосферная оптика Т.8 " Основной проблемой регистрации лидарных сигналов является их быстрое изменение в широком динамическом диапазоне, превышающем, как правило, 5—6 порядков. Это значительно шире диапазонов линейности практически любых фотодетекторов,, что вынуждает изыскивать разные способы сокращения динамического диапазона лидарного сигнала. Очень важно, чтобы эти способы не приводили к дополнительным искажениям или утрате полезной информации в регистрируемых лидарных сигналах. [c.57] Исследованию нелинейных искажений лидарных сигналов при регистрации и способам их коррекции посвящено незначительное число работ. В основном они относятся к лидарам, содержащим фотоприемники на основе ФЭУ. Любые искажения регистрируемых оптических сигналов могут быть обусловлены внутренними свойствами ФЭУ, свойствами фотоприемника в целом и внешними воздействиями. Все нелинейные искажения выходного сигнала связаны с внутренними и внешними факторами, а также воздействием регистрируемого сигнала на параметры ФЭУ и фоторегистратора в целом. К внутренним факторам можно отнести медленные и быстрые изменения фотоэмиссионных свойств фотокатодов и эмиссионных свойств динодов, их неоднократность, инерционность и т. д. Внешними возмущающими факторами являются температура окружающей среды, уровень возмущающего, в том числе оптического, фонового излучения, других излучений и т. д. [c.57] В тех случаях, когда появление нелинейных искажений лидарных сигналов при регистрации предотвратить не удается, нужно производить корректировку выходных сигналов лидарных систем. Наиболее простой способ корректировки заключается в тщательном контроле значения коэффициента усиления ФЭУ, например с помощью источника опорных световых импульсов [1] и последующей корректировке сигналов при обработке. Поскольку сигналы большинства лидарных систем имеют малую длительность и содержат информативные быстроосциллирующие компоненты, этот способ корректировки используется редко. Более ценным с практической точки зрения является способ предварительного определения передаточной функции фотоприемника в целом с помощью симулированных оптических сигналов и дальнейшей коррекции регистрируемых сигналов с помощью ЭВМ. [c.60] Методика коррекции искаженных лидарных сигналов из-за слипания фотоэлектронных импульсов приведена в [3]. Она основывается на определении асимптотической несмещенной оценки для среднего числа фотоэлектронных импульсов в стробе по среднему числу зарегистрированных фотоотсчетов. [c.60] Логарифмирование и домножение принятого сигнала являются функциональными методами. Кроме того, метод домножения на квадрат расстояния является нелинейным во времени, но линейным по амплитуде принятого лидарного эхо-сигнала, а метод логарифмирования — нелинейным по амплитуде преобразования. Для реализации методов лидарного эхо-сигнала используются оптические, фотоэлектрические и электронные способы. [c.60] Применение виньетирующих диафрагм может привести к искажению энергетического распределения лидарного эхо-сигнала, вызванному атмосферной турбулентностью. Согласующие фильтры обычно понижают энергетический потенциал лидара и соответственно дальность зондирования. Конструкции с использованием геометрического фактора лидара усложняют лидары, и при этом не всегда достигается нужный эффект. [c.61] Электронные способы реализуются с применением специализированных усилительных схем, в частности логарифмических усилителей и быстродействующих электронных ключей [8, 23]. К недостаткам этих способов следует отнести то, что фотоприемники лидаров остаются незащищенными от воздействия больших насыщающих сигналов. [c.61] Снятие выходного сигнала ФЭУ с разных динодов в принципе позволяет сократить динамический диапазон регистрируемых лидарных эхо-сигналов на 5 порядков [13]. Однако подобная схема непригодна для обработки быстропеременных лидарных эхо-сигналов. Она не позволяет учитывать перегрузки сильным сигналом на последних динодах. Проявляющиеся при этом отрицательные явления типа утомления динодов, возникновение пространственных зарядов, перераспределение потенциала динодов требуют более 10 с [6] для восстановления состояния максимального усиления сигнала. [c.62] При изменении напряжения питания ФЭУ удается сократить динамический диапазон регистрируемого сигнала более чем на 5 порядков, однако возмущающие сигналы при импульсном управлении и нестабильность спектральной чувствительности при изменении общего напряжения питания ограничивают его широкое применение в лазерном зондировании атмосферы. [c.62] Специальные модулирующие электроды ФЭУ позволяют амплитудой управляющего напряжения 2,5.. . 3 В сократить динамический диапазон принимаемых лидарных эхо-сигналов на 4 порядка. Недостатком таких схем является малое быстродействие системы управления, обусловленное инерцией 7 С-цепи фотокатод— управляющая сетка с большими значениями продольного сопротивления фотокатода. Для устранения существующего недостатка в камеру ФЭУ вводят второй модулирующий электрод или на фотокатод ФЭУ наносят специальную проводящую подложку. При этом время установления уменьшается в 10 раз [18. [c.62] Управление внешним электромагнитным полем обеспечивает полосу рабочих частот до 100 мГц [17]. Недостатком таких схем является зависимость усиления ФЭУ не только от напряженности поля, но и от его частоты, а также неравномерное распределение ноля по фотокатоду ФЭУ. [c.62] Вернуться к основной статье