Разделы

Лазерное зондирование атмосферы

В зависимости от источника излучения методы дистанционного зондирования атмосферы можно разделить на две обширные категории: активные и пассивные. Пассивные методы используют естественно встречающееся в атмосфере излучение (например, солнечное и отраженное или испускаемое землей излучение). По наблюдениям взаимодействия этого излучения с исследуемыми компонентами (поглощения и рассеяния) извлекают информацию о концентрациях. Активные методы, наоборот, характеризуются введением в атмосферу определенного излучения, но обычно в качестве источников такого излучения используются лазеры. Информация о концентрации исследуемых компонентов извлекается из наблюдений таких видов взаимодействия излучения с атмосферой, как рассеяние, поглощение и флуоресценция.

Рассмотрим лидарные системы, работающие на активных методах.

Рис.1.1 Классификация активных методов дистанционного зондирования атмосферы.

Рассмотрим системы лидарного зондирования атмосферы. В них входят:

) Аэрозольный лидар

Эта схема лидара получила наибольшее распространение из моностатических систем. Она заключается в совмещении источника и приемника излучения, то есть, приемник и источник излучения устанавливают в одном месте, например на поворотном устройстве (как в действующем лидаре в НИИ ПП), что позволяет изменять зенитный угол и азимут зондирования. Для зондирования используют несколько вариантов систем: одноволновые, многоволновые и поляризационные. Многообразие таких систем связано с важностью получения информации о физических параметрах атмосферного аэрозоля, которые зачастую определяют тип загрязнения. В то же время получение такой информации является технически сложной задачей в связи с многообразием типов аэрозолей.

) Лидар на комбинационном рассеянии (лидар на КР)

Лидар на КР используется для измерений ряда молекул атмосферы, включая H2O, SO2 и CO2. Его использование требует мощных лазеров, больших телескопов, длительных времен накопления и обычно ограничено измерениями высоких концентраций молекул.

) Лидар на резонансных эффектах

Лидар на резонансных эффектах характеризуется тщательным подбором как длины волны излучения лазера, так и длины волны излучения, регистрируемого приемником, для того чтобы они совпадали с длиной волны линии поглощения исследуемого компонента атмосферы. Возбуждение молекулы на частоте поглощения приводит к резонансному рассеянию, которое может быть значительно более интенсивным, чем нерезонансное рассеяние. Этот метод успешно применяется для измерения концентраций атомарных натрия и калия на больших высотах.

) Лидар на дифференциальном поглощении рассеянного излучения

Его работа зависит от рассеяния на аэрозолях атмосферы, но измерения выбранного вида молекул осуществляются по их поглощению. В основу ее работы заложено использование по крайней мере двух лазерных пучков с различными длинами волн, которые последовательно или одновременно посылаются вдоль одного и того же направления в атмосферу. Первый лазерный пучок поглощается исследуемыми молекулами, в то время как второй пучок с близкой длиной волны поглощается не очень сильно. Так как пучки отличаются небольшим промежутком длин волн, то сечения аэрозольного рассеяния можно считать практически одинаковыми для обоих случаев. Различие в интенсивности рассеяния лучей в атмосфере можно считать обусловленным разницей в их поглощении исследуемыми молекулами. Анализ зарегистрированных сигналов от обоих лучей как функция времени позволяет осуществлять пространственно-разрешенные измерения концентрации поглощающих молекул.

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Проектирование междугородной магистрали между Пензой и Самарой с использованием оптического кабеля
Требуется спроектировать оптическую кабельную магистраль между городами Пензой и Самарой. Передача данных по оптоволоконным кабелям ВОЛС имеет целый ряд преимуществ над ...

Разработка устройства для приема информации с сигнальных точек системы частотно-диспетчерского контроля
Исключительную роль в создании условий для модернизации, перехода на инновационный путь развития и устойчивого роста национальной экономики играет эффективное функционирование железнодор ...

Решение задач синтеза и анализа систем автоматического управления (САУ) конкретными техническими объектами на базе современных методов и с использованием вычислительной техники
Основной целью курсовой работы по дисциплине "Теория управления” является закрепление и углубление теоретических знаний, полученных на лекциях и практических занятиях. ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru