НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o128.pdf (970.95Кб)

УДК 551.501

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Аэрозольные лидары, предназначенные для оперативного мониторинга атмосферы, позволяют дистанционно определять характеристики атмосферного аэрозоля и облачных образований в атмосфере.
Одним из первых вопросов, которые решают при проектировании лазерных систем, является определение потенциальной дальности работы лазерной системы.
Дальность работы лазерной системы зависит от используемого в лазерной системе алгоритма обработки лазерных сигналов и ее можно оценить из условия равенства (для предельной дальности) ‘энергетических характеристик полезного лазерного сигнала (приходящего на приемник) и пороговых энергетических характеристик приемника лазерной системы.
На сегодняшний день практически все существующие аэрозольные лидары работают при относительно низкой частоте повторения импульсов и с достаточно мощными одиночными импульсами. Альтернативой этому является работа с высокой частотой повторения импульсов и с низкой мощностью одиночных импульсов.
В работе проведен сравнительный анализ дальности зондирования аэрозольного лидара в УФ (0,355 мкм), видимом (0,532 мкм) и ближнем ИК (1,064 мкм) спектральных диапазонах для различных вариантов лидара (для разной частоты повторения лазерных импульсов и разных алгоритмах обработки лазерных локационных сигналов).
Для оценки предельных дальностей зондирования   использовались три разных алгоритма: - равенство мощности полезного сигнала и пороговой мощности приемника; равенство энергии полезного сигнала в режиме без накопления и минимально обнаруживаемой (пороговой) энергии в режиме без накопления; равенство энергии  полезного сигнала в режиме с накоплением и минимально обнаруживаемой (пороговой) энергии в режиме с накоплением.
Результаты математического моделирования показывают, что режим накопления сигналов обеспечивает существенно большую дальность зондирования, чем режим без накопления сигналов. Предельная дальность зондирования в режиме накопления сигналов определяется зависимостью энергии в импульсе лазера от частоты повторения.

1. Аэрозольный лидар CATS // L aser- P ortal.ru: Лазерный Портал. Режим доступа: http://www.laserportal.ru/content_956 (дата обращения 20.12.2014).
2. Кобелев В.В. Лазерное зондирование атмосферы // Астрофизическая обсерватория БелГУ: сайт. Режим доступа: http://astro.bsu.edu.ru/lidar.htm (дата обращения 20.12.2014).
3. Бурлаков В.Д., Долгий С.И., Невзоров А.В. Трехчастотный лидар для зондирования микроструктурных характеристик стратосферного аэрозоля // Приборы и техника эксперимента. 2010. № 6. С . 125-130.
4. Алексеев В.А., Ляш А.Н., Першин С.М. Лидарный мониторинг тектонической активности в Тамани по выбросам аэрозолей. Отработка метода // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. Т.1, вып. 1. С. 356-363. Режим доступа:http://www.iki.rssi.ru/earth/trudi/v-06.pdf (дата обращения 20.12.2014).
5. Волков Н.Н. Выбор параметров многоволнового аэрозольного лидара для дистанционного зондирования атмосферы // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2012. № 1 (77). С . 7-9.
6. Лазерные лидарные комплексы // НПП «Адвент»: сайт компании. Режим доступа:http://www.adventspb.ru/science/6/ (дата обращения 20.12.2014).
7. Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. 2-е изд., доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 528 с.
8. Козинцев В.И., Белов М.Л., Орлов В.М., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Основы импульсной лазерной локации. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 573 c.
9. Медведев Е.М., Данилин И.М., Мельников С.Р. Лазерная локация земли и леса. Красноярск: Института леса СО РАН, 2007. 230 с .
10. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приемники излучения. СПб.: Папирус, 2003. 527 с.
11. Кугейко М.М. Тема 10. Выбор и расчет параметров элементов лазерно-спектральных систем диагностики рассеивающих сред // Лазерная диагностика и спектроскопия. Минск: БГУ, 2002. С. 221-259. Режим доступа:http://www.rfe.by/elib/education/download/lazernaja-diagnostika/tema10.pdf (дата обращения 20.03.2014).
12. Measures R.M. Laser remote sensing. Fundamentals and applications. J. Wiley &Sons, New York, 1984. 510 p.
13. Nano Series Ultra Compact Pulsed Nd:YAG Lasers. Product Range Specification. Режим доступа : http://www.kenelec.com.au/sitebuilder/products/files/1138/nanorange specification.pdf ( дата обращения 20.12.2014).
14. NL220 series // EKSPLA: company website. Режим доступа:http://www.ekspla.com/product/nl220-series-nanosecond-q-switched-dpss-ndyag-lasers (дата обращения 20.12.2014).
15. Photomultiplier tube // Hamamatsu: company website. Режим доступа: http://www.hamamatsu.com/us/en/product/category/3100/3001/index.html (дата обращения 20.12.2014).
16. Handbook of Geophysics and space environment / ed. by S.B. Valley. AFCRL, US Airforce, 1965.