Лидары

Продолжение программы АЛМАЗ предполагает создание очередного космического аппарата Алмаз-1 Б , который планируется выводить на орбиту высотой около 400 км. На спутнике будут установлены лидар Бал-кан-2 , многоспектральные сканирующие устройства МСУ-Э2 (п.3.7.2.2) и МСУ-СК (п.2.7.2.2), радиолокационный комплекс в составе САР-3, САР- [c.156]

Лидар АЛИССА, предназначенный для изучения облачности и аэрозолей, имеет следующие технические характеристики [c.161]

Используемый для зондирования атмосферы лазерный локатор или лидар включает в себя передающее и приемное устройства. Передающее устройство обычно состоит из лазера, телескопа 1и поворотного стола приемное устройство — из телескопа, поворотного стола, приемника излучения с системой фильтров, усилителя слабых сигналов, затворов, регистратора излучения, анализатора [103, 104]. Принцип действия лидеров основан на излучении, рас- [c.127]

Отношение Js /Js2 определяется в процессе лидарных измерений одновременно с отношениями вида Jk/Jks и служит входным в номограмму для калибровочного коэффициента Скэ- Относительная погрешность концентрационных измерений по рассмотренной выше методике при регистрации интенсивностей спектральных линий с точностью не хуже 5 % для набора различных веществ составила в среднем 50 7о- Погрешность может быть снижена до 25—30 % за счет набора статистики. Концентрационная чувствительность спектрохимического лидара существенно зависит от интенсивности аналитических пар спектральных линий определяемого и базового элементов и составляет для различных веществ в среднем 0,1 — 10 мкг-м- . [c.198]

Перейдем к краткому описанию аппаратуры и результатов испытаний аэрозольного спектрохимического лидара (АСХ-ли-дара), который реализован как в передвижном (мобильном), так и в стационарном исполнении. Подробные описания аппаратуры содержатся в [18]. [c.198]

В настояш,ее время в ИОА СО АН СССР разработан стационарный вариант аэрозольного спектрохимического лидара в комплекте с импульсным лазерным источником на СО2 с энергией в импульсе до 2—3 кДж и неустойчивым резонатором, обеспечивающим генерацию одной поперечной моды с дифракционной расходимостью, который позволяет реализовать дальности зондирования свыше 500 м [4]. [c.199]

В табл. 6.1 приведен один из результатов диагностики АСХ-лидаром содержания основных химических элементов в фоновом приземном аэрозоле в районе Томска. Перечень одновременно регистрируемых линий для каждого из определяемых веш.еств указан в первой строке таблицы. Римские цифры в скобках характеризуют линии нейтральных (I) и однократно ионизованных (И) атомов. Выборочный химический анализ по данным забора частиц аэрозоля на фильтры показал удовлетворительное (погрешность 50%) соответствие контактных и лидарных измерений. [c.199]

С точки зрения создания системы с приемом эхосигнала на лазер (ЛП-лидара) наибольший интерес представляет асимптотический случай слабых внешних отражений (6.22). При когерентном приеме граничное условие (6.12) принимает вид [c.208]

В приближении метода плавных возмущений и гауссового поля лазерного пучка на выходной апертуре лидара [c.209]

А/2. Модуляционная методика применима в основном в лидарах с лазерами квазинепрерывного и непрерывного действия. [c.212]

Следующая возможность повышения потенциала лидара [22] заключается в использовании методики конкурирующих пучков, которая сводится к помещению общего активного элемента одновременно в двух резонаторах с пересекающимися осями. За счет [c.214]

Так, при некогерентном лазерном приеме (ai = l, а2=0) зависимость спектральной чувствительности лидара имеет вид [c.215]

Следуя [13] рассмотрим кратко вопрос о влиянии частоты модуляции излучения на чувствительность ЛП-лидара (лазерного приема лидара) с непрерывным лазерным источником. [c.215]

ЛП-лидары с широкополосным спектром для сверхчувствительной диагностики газовых аномалий в атмосфере [c.216]

Учитывая уникальность и метода и аппаратурной реализации ЛП-лидаров, дадим для иллюстрации краткое описание ЛП-ли-дара с твердотельным лазером на рубине и выносным зеркальным отражателем. Резонатор лазера образован диэлектрическим зеркалом и выходным зеркалом, роль которого выполняет торец линзы с диэлектрическим покрытием. Предусмотрена система вакуумирования до 10- тор и заполнения заданным газовым составом с регулируемыми парциальными давлениями газов активной части резонатора и полости телескопа. Лазер работает в импульсно-периодическом режиме с частотой 0,5 Гц, без модуляции добротности. Часть излучения выводится через зеркало резонатора с коэффициентом пропускания 1—2 % и поступает на систему регистрации. В лидаре предусмотрены отображение на осциллографе кинетики мощности лазерной генерации, а также регистрация тонкой структуры спектра лазерной генерации с по- [c.216]

Настройка контура линии генерации ЛП-лидара на центры линий поглощения зондируемых атмосферных газов производилась методом изменения температуры рубинового стержня, помещенного в рубашку с охлаждающей жидкостью. При изменении температуры охлаждающей жидкости от —20 до +75 °С осуще ствляется плавная, практически линейная перестройка центра контура усиления лазера в интервале длин волн генерации 693,8—694,6 нм. В указанный спектральный диапазон попадает ряд линий поглощения газов Н2О, О2, N, I, NO2 и их изотопных модификаций, что позволяет осуществлять диагностику интегрального содержания перечисленных газов на атмосферной измерительной трассе, сосредоточенной между зеркалами измерителя. [c.217]

Настройка полосы генерации на фиксированные линии осуществляется с использованием экспериментального калибровочного графика температурной зависимости и системы отображения спектра генерации на экране дисплея. На кольцевых интерферо-граммах контура полосы генерации наблюдалось выжигание спектра на линии поглощения за счет сверхвысокой спектральной чувствительности лидара. Максимальная спектральная чувствительность к обнаружению селективного поглощения атмосферной трассы на линиях О2 и Н2О по величине оптической толщи и в приведенном эксперименте достигала примерно 10 . [c.217]

Проведены измерения спектра излучения лазера при совпадении центра контура линии излучения лазера с частотой поглощения вышеуказанных линий паров Н2О и О2 при минимальном коэффициенте отражения зеркал резонатора гз = 5 % и Г2 = 0,5. Следует отметить, что в связи с высокой концентрационной чувствительностью лидара при температурах —20 °С обрабатывались крылья линии. Для варьирования чувствительностью ЛП-лидара наиболее оптимальной оказалась его конструкция с регулируемым коэффициентом отражения Г2. [c.218]

Полученные данные показали, что заметное загрубление спектральной чувствительности ЛП-лидара происходит при увеличении коэффициента отражения до Г2 50 %. Это можно использовать на практике в случае повышенной измеряемой концентрации газа. Достаточно высокая чувствительность лидара см [c.219]

Когерентные лидары с внутрирезонаторным гетеродинированием [c.220]

Лидар Балкан-2 будет обеспечивать зондирование в секторе углов обзора 10" от надира с разрешением по высоте 3—10 м в режиме лидара и 0.5—1.0 м в режиме высотомера. Рабочая длина волны прибора — 532 нм. [c.156]

Оптико-электронная аппаратура дистанционного зондирования включает спектрорадиометр Исток-1 , сканирующие устройства МСУ-СК (п.2.7.2.1) и МСУ-Э2, спектрометр MOS (п.2.3.2.5), ТВ-камеру, аппаратуру M0MS-2P, лидар АЛИССА и комплекс Озон-Мир . [c.158]

Прин ,и1п работы лидара на дифференциальном поглощении рассеянного излучения заключается в поглощении выбранного вида молекул атмосферы. При этом используется по крайней мере два лазерных пучка с различными длинами волн, которые последовательно или одновременно посылаются вдоль одной и той же трассы в атмосферу. Один лазерный пучок поглощается исследуемыми молекулами, в то время как другой с близкой длиной волны— поглощается не очень сильно. Поскольку пучки спектрально разделены небольшим промежутком длин волн, то сечения аэрозольного рассеяния можно считать практически одина1ковым и для обоих случаев. Различие в интенсивности рассеяния лучей в атмосфере обусловлено разницей в их поглощении исследуемыми молекулами [103, 104]. [c.128]

Для успешного построения агромониторнинга необходима информация о фактическом состоянии атмосферы в рассматриваемых регионах. Для этого в настоящее время широко используются так называемые агролидары. Это лазерный локатор, посредством которого изучают атмосферу. Локатор состоит из двух частей передающей и приемной. Кроме того, предусмотрена также анализирующая аппаратура. Построение приемной и передающей частей лидара аналогичны рассмотренным нами ранее локаторам. Анализирующая аппаратура обеспечи- [c.102]

Глава 6 посвящена прикладным вопросам использования нелинейных и когерентных оптических эффектов в качестве физической основы новых методов лазерного зондирования и повышения эффективности лазерно-навигационных систем. Приведены результаты исследований границ применимости уравнений локации, а также закономерностей нелинейных искажений эхо-сигналов в традиционных схемах зондирования с лазерными источниками повышенной MOuj,HO TH. Изложены результаты разработки нового типа лидаров для дистанционного экспресс-анализа атмосферы методами когерентной и нелинейной оптики. [c.6]

В общем случае необходим учет экранирующего действия менее разогретыми областями плазмы, а также введение профилирующего множителя, ответственного за спектральную прозрачность атмосферы между областью лазерного пробоя и приеморегистрирующей аппаратурой лидара. [c.195]

Управление работой лидара осуихествляется блоком синхронизации. Блок акустических измерений служит для определения расстояния до области пробоя и оценки количества плазменных очагов по звуковым эффектам лазерной искры. [c.199]

Одна из методик сводится к непосредственной регистрации глубины провала А/(о) )—А7о на линии поглопхения (в сопоставлении с интенсивностью генерации вне линии /о+А/о), например, на фотопленку или линейку фотоприемников. Относительная точность измерений обычно не лучше 99 %. Информация извлекается по формуле вида (6.39), в которую входит параметр внешнего неселективного отражения до. Поэтому данный метод регистрации в лидаре может дать уверенный выигрыш по чувствительности по сравнению с обычной дифференциальной методикой по схеме передатчик—фотоприемник, если параметр внешнего отражения до не слишком мал. [c.212]

В заключение теоретического раздела кратко рассмотрим некоторые из возможностей оптимизации параметров ЛП-лидаров. В качестве одной из упомянутых возможностей в [22] рассмотрен случай использования в зондировании на основе лазерного приема двух лазерных источников, один из которых — передатчик, а второй— приемник. Между лазерами устанавливается оптическая связь через внешний отражаюш,ий объект за счет использования более мош,ного зондирующего лазера. Анализ задачи показал, что для описания процесса выжигания провала в спектре генерации пробного лазера справедливы все приведенные выше соотношения, если параметр Qq, определяемый формулами (6.15), (6.23) [c.213]

Предложенная схема бистатического лидара при Р2/Р 1 дает выигрыш в дальности зондирования или при фиксированной дальности позволяет повысить отношение сигнал/шум А/(о)й)/ о ф, Д/о/ о ф). Последнее обстоятельство косвенно способствует улучшению спектральной чувствительности лидарных измерений. Кроме того, если прием эхосигнала производится в момент раз-горания генерации лазера-приемника (при отсутствии насыщения коэффициента усиления), то последний будет реагировать максимально на сигналы рассеяния, поступающие с расстояний гот=сА1з12, где А/з — задержка начала генерации лазера-приемника по отношению к лазеру-передатчику. Это открывает возможность измерения профилей поглощающих газов по трассе зондирования. [c.214]

Рассмотрим техническую реализацию изложенного выше метода нелинейного детектирования эхосигналов в приложении к задаче, связанной с обнаружением локальных газовых выбросов в сверхнизких концентрациях, когда оптические толш,и резонансного тазового поглош,ения суш ественно меньше единицы и традиционная методика газоанализа по двухпроходному поглош,ению на трассе не эффективна. В [23, 29] разработана аппаратура лазерного приема лидаров (ЛП-лидаров) с твердотельными лазерными элементами на рубине, перестройка полосы генерации которого путем терморегуляции активного элемента принципиально обеспечивает сверхчувствительный газоанализ в атмосфере фоновых концентраций О2, Н2О, NO2, N, I с малой измерительной базой (50—150 м), для которой минимальные оптические толш,и поглощения т((Об) составляли 10 —10 . [c.216]

Из результатов теории ЛП-лидара, изложенной в п. 6.5.1, следует в частности, что его потенциал по спектральной чувствительности и точности трассовых измерений при регистрации влияния внешнего воздействия по глубине выжигаемого провала должен зависеть от таких параметров установки, как эффективный коэффициент внешнего отражения уровень и стабильность отношения мощности накачки к порогу генерации воспроизводимость пичко-вого режима генерации и характерная длительность пичков, определяющие процессы стирания памяти о выжигаемом провале. [c.217]

Достигнутая точность высокочувствительных измерений интегрального по трассе содержания Н2О с использованием в качестве репера линии поглощения О2 составила в среднем 85 % [13, 23]. Принципиальные возможности повышения точности измерений с помощью ЛП-лидара связаны с использованием в качестве внутреннего репера расположенных в пределах контура лазерной генерации линий поглощения специально подобранных сортов и давлений газов или изотопов исследуемых газов, напускаемых в кювету. При этом устраняются погрешности измерений, обусловленные невоспроизводимостью кинетики пичковой генерации и условий на трассе распространения в единичных лазерных пусках. [c.219]

В результате проведенных исследованиай и разработки конструкции ЛП-лидаров с твердотельным активным элементом установлена высокая спектральная чувствительность к слабому газовому поглощению в атмосфере на трассе длиной около 100 м, достигающая с лазером на рубине примерно 10" см при коэффициенте эффективного внешнего отражения гз=10 и 10 см при гз=10 2. Обнаружено существенное влияние процессов адсорбции-десорбции газов на зеркалах резонатора и стохастизиру-ющих атмосферных факторов (турбулентность осадков) на спектрально-кинетический режим работы лазера с внешним отраженным сигналом. Проиллюстрирована возможность измерения газовых компонент атмосферы в широком диапазоне варьирования метеоусловий и регулируемой с помощью коэффициент выходного зеркала лазера Г2 концентрационной чувствительностью измерений. Показано, что наибольший положительный эффект от использования данного типа ЛП-лидара достигается при зондировании с малой измерительной базой, что имеет принципиальное значение для обнаружения локальных газовых выбросов в атмосфере и цехах крупных металлургических, химических и других [c.219]

В наших работах [19, 23, 31] сообщается о результатах разработки двух типов ЛП-лидаров с дискретно перестраиваемыми по переходам газовыми лазерами на Аг и СО2. Непрерывный режим работы указанных лазеров позволил впервые реализовать когерентный прием с внутрирезонаторным смешением опорного и рассеянного световых полей, что обеспечило целый ряд преиму-ш,еств в зондировании по сравнению с внерезонаторным гетеродином суш,ественное повышение оптической помехозаш.иш,енности и энергетической чувствительности к улавливаемому внешнему сигналу, а также увеличение спектральной чувствительности за счет конкуренции связанных лазерных переходов, один из которых должен совпадать с линией атмосферного поглош,ения, а другой находится в окне прозрачности . Для лазера на Аг рабочими переходами служили длины волн 496,5 и 515,5 нм. Которые использовались для зондирования на атмосферной трассе z 20 м фоновых концентраций NO2 на уровне (0,05+0,01) млн" [c.220]

Интересными возможностями по измерению широкого набора малых газовых примесей обладает когерентный ЛП-лидар с дискретно перестраиваемыми по 70 переходам Р и R-ветвей лазером на СО2, в полосу генерации которого попадают линии поглош,ения более 30 газов и паров веществ, таких как NH3, СН4, С2Н6, О3, СО2, NO2, Н2О и др. Перестройка частоты излучения осуществлялась с помощью дифракционного ответвителя, в направлении первого порядка дифракции которого устанавливалось на пьезокерамике плоское зеркало. Программно-управляемыми колебаниями угла поворота и осевого смещения плоского зеркала достигались соответственно перестройка генерации по лазерным переходам и частотная модуляция в пределах каждого отдельно взятого перехода. Последнее обстоятельство обеспечивало эффект гетеродинных биений на разностной частоте опорного и рассеянного полей в случае внешнего отражения от неподвижного зеркала или топографического объекта. Достигнутая энергетическая чувствительность ЛП-лидара к когерентному внешнему сигналу составила примерно 10- 2 Вт-Гц /2 что в среднем на порядок величины превышает чувствительность внерезонаторного гетеродинного приема. Дополнительный выигрыш в спектральной чувствительности, как уже отмечалось, может быть достигнут при использовании одновременной генерации на двух конкурирующих переходах, что иллюстрируется рис. 6.9 [48]. [c.220]

Рис. 6.9. Зависимость спектральной чувствительности гетеродинного ЛП-лидара на основе перерастраиваемого по переходам СОг-лазера низкого давления от оптической толщи селективного поглощения на трассе.

Рис. 6.10. Трассовые измерения ЛП-лидаром на СОг-лазере суточного хода фоно вых концентраций атмосферных примесей С2Н4, Нз, Н2О с измерительной базой примерно 500 м вблизи промышленного центра.

Баландин С. Ф., К о п ы т и н Ю. Д., Небольсин М. Ф. и др. Динамика свечения атмосферы при работе спектрохимического лидара в режиме инициирования очагов макро- и микропробоя.— В кн. Материалы VHI Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Тезисы докладов. Часть 1. Томск, ИОА СО АН СССР, 1984, с. 258— 261. [c.248]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...