НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o170.pdf (1214.01Кб)

УДК 551.501

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Разработка лазерных систем, предназначенных для работы в условиях земной атмосферы, требует наличия достоверной информации о состоянии атмосферы. Аэрозольные лидары, предназначенные для оперативного мониторинга атмосферы, позволяют дистанционно определять характеристики атмосферного аэрозоля и облачных образований в атмосфере.
На сегодняшний день большинство аэрозольных лидаров работает в видимом диапазоне. Однако, с точки зрения безопасности (прежде всего для глаз) интерес представляет и ультрафиолетовый (УФ) диапазон. Диапазон длин волн вредного воздействия на сетчатку глаза составляет от 0,38 до 1,4 мкм. Лазерное излучение с длинами волн менее 0,38 мкм и свыше 1,4 мкм воздействует на передние среды глаза и является более безопасным, чем лазерное излучение с длинами волн 0,38 – 1,4 мкм.
В работе описывается лазерный измеритель характеристик атмосферных аэрозольных неоднородностей, работающий  в УФ спектральном диапазоне на длине волны 0,355 мкм.
В качестве источника излучения в измерителе используется импульсный твердотельный Nd:YAG лазер с полупроводниковой накачкой. В качестве приемного объектива в лазерном измерителе использовался зеркальный объектив, реализованный по схеме Кассегрена и имеющий разъем для присоединения оптоволокна. Излучение от приемного объектива транспортируется по оптическому волокну в оптический блок. Оптический блок служит для спектральной селекции полезного сигнала и преобразования оптического излучения в электрический сигнал.
Для обеспечения возможности совмещения оптических осей приемного объектива и лазерного излучателя, объектив установлен на юстировочной платформе, позволяющей менять наклон и поворот объектива относительно лазера.
Программное обеспечение макета лазерного измерителя разработано в среде графического программирования NI LabVIEW 2012.
Представлены примеры типичного лазерного эхо-сигнала, обратно рассеянного атмосферой, и пространственно-временного распределения коэффициента вариации объемного коэффициента обратного рассеяния атмосферы. Результаты многодневных измерений показывают, что размер регистрируемых аэрозольных неоднородностей в среднем составляет величину ~ 5 м, а коэффициент вариации может достигать значений ~ 8 %.

1. Аэрозольный лидар CATS // Laser - Portal . ru : Лазерный Портал.Режим доступа: http://www.laserportal.ru/content_956 (дата обращения 20.02.2015).
2. Кобелев В.В. Лазерное зондирование атмосферы // Астрофизическая обсерватория Белгородского Государственного Университета: сайт. Режим доступа: http://astro.bsu.edu.ru/lidar.htm (дата обращения 20.02.2015).
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 20.02.2015).
5. Волков Н.Н.. Выбор параметров многоволнового аэрозольного лидара для дистанционного зондирования атмосферы. Отработка метода // 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 20.02.2015).
7. ГОСТ 31581-2012. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. М.: Стандартинформ, 2013. 24 с.
8. NL200 series laser datasheet // EKSPLA: company website. Режим доступа: http://www.ekspla.com/wp-content/uploads/2011/05/nl200-series-nanosecond-q-switched-diode-pumped-laser.pdf (дата обращения 20.02.2015).
9. Аксессуары для сбора излучения и ввода в волокно // Солар ЛС: сайт компании. Режим доступа: http://solarlaser.com/ru/products/optsii-i-aksessuary/aksessuary-dlya-sbora-izlucheniya-i-vvoda-v-volokno/ (дата обращения 20.02.2015).
10. Thorlabs catalog page. Fiber ports // Thorlabs: company website. Режим доступа: http://www.thorlabs.de/catalogpages/V21/1083.PDF (дата обращения 20.02.2015).
11. 355 nm MaxLine® laser clean-up filter // Semrock: company website. Режим доступа: http://www.semrock.com/FilterDetails.aspx?id=LL01-355-12.5 (дата обращения 20.02.2015).
12. Hamamatsu. Photosensor module H7826-01 // Hamamatsu: company website. Режим доступа: http://www.hamamatsu.com/jp/en/product/category/3100/3003/3044/H7826-01/index.html (дата обращения 20.02.2015).
13. Hamamatsu. Photosensor module H10720-20 // Hamamatsu: company website. Режим доступа: http://www.hamamatsu.com/jp/en/product/category/3100/3003/3044/H10720-20/index.html (дата обращения 20.02.2015).
14. Головастов А. Стандарт PXI — технология и оборудование для построения контрольно-измерительных систем // Компоненты и технологии. 2012. № 3. С. 132-138.
15. 150 MHz, 200 MS/s, 12-Bit Digitizers - Data Sheet - National Instruments // National Instruments: сайт компании. Режим доступа: http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-242/lang/ru (дата обращения 20.02.2015).
16. 2 GS/s High-Speed Digitizers: Optimized for Automated Test - Data Sheet - National Instruments // National Instruments: сайт компании. Режим доступа: http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-253/lang/ru#header0 (дата обращения 20.02.2015).
17. NI PXIe - 5162 - Data Sheet - National Instruments // National Instruments: сайт компании. Режим доступа: http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-480/lang/ru (дата обращения 20.02.2015).
18. Тревис Д. LabVIEW для всех. М.: ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. 544 с.
19. LabVIEW System Design Software // National Instruments: сайт компании. Режим доступа: http://www.ni.com/labview (дата обращения 20.02.2015).