Atmosfærisk sammenhengende deteksjon Lidar pulserende lyskilde

Koherent Doppler LiDar (CDL) er en avansert aktiv fjernmålingsteknologi som hovedsakelig brukes til den nøyaktige måling av atmosfæriske vindfelt, så vel som egenskapene til aerosoler og skyer. I hjertet og sjelen ligger den pulserte lyskilden, som ikke bare fungerer som "motoren" for systemet, men også som den kritiske komponenten som bestemmer den øvre grensen for deteksjonsytelsen.

I motsetning til tradisjonell ikke - koherent (direkte deteksjon) lidar, fungerer CDL etter prinsippet om sammenhengende deteksjon. Systemet avgir en laserpuls med ekstremt stabil frekvens og kjent faseinformasjon (kalt "lokal oscillator" eller LO -bjelke). Når denne strålen forplanter seg gjennom atmosfæren, er den spredt av partikler som aerosoler og støv (tilbakespredere). En veldig liten brøkdel av dette lyset er spredt tilbake langs transmisjonsstien og mottatt av lidaren. Fordi disse spredningspartiklene er i bevegelse i forhold til lidaren (først og fremst på grunn av vind), gjennomgår hyppigheten av det returnerte lyset et minuttskift (Doppler -skift) i forhold til det utsendte lyset, i henhold til Doppler -effekten.

Oppfinnelsen av CDL ligger i sin metode for "optisk heterodyning", der det svake returnerte signallyset blandes med en del av det beholdte lokale oscillatorlyset inne i systemet. Det resulterende taktfrekvenssignalet (mellomfrekvenssignalet) bærer Doppler -skiftinformasjonen. Ved å oppdage frekvensen av dette elektriske signalet, kan radialhastigheten til spredningspartiklene langs linjen - av - synet av laserstrålen hentes med ekstrem nøyaktighet, og dermed oppnå vindvektorinformasjon.

Derfor er CDL -pulserende lyskilde ikke en enkel "flashbulb", men en sofistikert optisk enhet som må ha ekstremt høy frekvensstabilitet, veldig smal linjebredde og spesifikke bølgelengdeegenskaper. For øyeblikket bruker de aller fleste CDL -systemer svært sammenhengende pulserende fiberlasere som sin lyskilde.

Den CDL -pulserte lyskilden er unik fordi den må oppfylle de strenge fysiske kravene til sammenhengende deteksjon. Dets hovedegenskaper inkluderer:

1. Ekstremly høyfrekvent stabilitet og smal linjebredde:Dette er den mest kritiske funksjonen. Dopplerskiftet er veldig lite (vanligvis på rekkefølgen av MHz). Hvis laserens egen frekvensjitter eller linjebredde er for bred, vil den sumpe det nyttige signalet fullstendig, noe som fører til deteksjonssvikt. CDL -lyskilder krever vanligvis en linjebredde mye mindre enn 1 MHz, ofte til og med på kilohertz -nivå, med svært konsistent frekvens fra puls til puls.

2. Høy utgangseffekt og pulsenergi:For å undersøke lengre avstander og overvinne energitap på grunn av atmosfærisk demping og den omvendte - kvadratiske loven, trenger lyskilden høy toppkraft og enkeltpulsenergi. Dette sikrer at nok fotoner når fjerne mål og er spredt tilbake for deteksjon.

3. Utmerket strålekvalitet:Kilden skal sende ut en diffraksjon - begrenset eller nær - diffraksjon - begrenset høy - kvalitet Gaussisk bjelke. Dette garanterer god retning og fokusbarhet av laserstrålen, muliggjør lengre overføringsavstander og opprettholder en liten spotstørrelse, og forbedrer dermed romlig oppløsning og signal - til - støyforhold.

4. Spesifikk operasjonsbølgelengde:CDL opererer primært i øyet - trygge bånd rundt 1,5 μm og 2 μm. Lasere ved disse bølgelengdene har en høy skade -terskel for det menneskelige øyet, noe som reduserer applikasjonens sikkerhetsrisikoer betydelig og tillater distribusjon i relativt befolkede områder som flyplasser og byer. Videre er disse bølgelengdene atmosfæriske overføringsvinduer, mindre påvirket av absorpsjon fra atmosfæriske molekyler (f.eks. Karbondioksid, vanndamp).

5. Høy pålitelighet og kompakthet:Moderne CDL -lyskilder er fordel av fiberlaserteknologi.

Utnyttelse av den høye - Presisjonens vindmålingsfunksjoner aktivert av sin pulserende lyskilde, CDL spiller en uunnværlig rolle i mange felt:

Vindenergi og værvarsel:

• Vindfarmoptimalisering: Brukes til å måle innstrømningsvind og vekkefelt på vindparkplasser for å optimalisere turbinoppsett og kontrollere gjesten, maksimere effektiviteten til kraftproduksjon og redusere utmattelsesbelastning.
• Alvorlig værvarsel: Brukes til å oppdage vindskjæring, nedbrudd og mikrobølger - værfenomener dødelig til luftfartssikkerhet - som gir advarsler for flyplasser.
• Meteorologisk forskning: Brukes til å studere atmosfærisk grenselagsstruktur, turbulent utveksling, varme og momentumflukser osv., Forbedre numeriske værprediksjonsmodeller.

Luftfartssikkerhet:

• Flyvake virveldeteksjon: Store fly genererer intense våkne virvler under start og landing, som er farlig for å følge fly. CDL kan overvåke posisjonen, styrken og spredningen av disse virvlene i reelle - tid, potensielt forkorte flyutskillelsesintervaller, øke flyplassens kapasitet og sikre sikkerhet.
• Airborne Wind Shear Alert: Montert på nesen til et fly, det sonderer vindfeltet foran langs flyveien, og gir piloter tidlige advarsler for å unngå vindskjæresoner.

Forsvar og sikkerhet:

• Ballistisk vindkorreksjon: Mål nøyaktig vindhastighetsprofiler langs banen fra snuten til målet, og gir data for ballistisk korreksjon i høy - presisjonsartilleri og snikskyttersystemer, noe som forbedrer trefffrekvensene.
• Kjemisk/biologisk middelfølelse: AIDS med å identifisere mistenkelig aerosolskysky -spredning ved å oppdage bevegelsen av suspenderte partikler i luften.
• Kjøretøynavigasjon: Gir presis relativ vindhastighetsinformasjon for ubemannede luftkjøretøyer (UAV), missiler, etc., for navigasjon og utholdenhetsberegninger.

Populære tags: Atmosfærisk sammenhengende deteksjon Lidar Pulsed Light Source, Kina atmosfærisk koherent deteksjon Lidar Pulsed Light Source