Jaké jsou různé návrhy systémů LiDAR?

V atmosférických studiích se často používá systém detekce a rozsah světla (LIDAR). Některé z různých návrhů systémů LiDAR jsou Mie a Rayleigh Lidar, Raman a diferenciální absorpční Lidar, Doppler a Fluorescence LIDAR a systémy používané jako jednoduché vyhledávače nebo výškoměry. Návrhy se liší v závislosti na studovaném subjektu, požadované přesnosti měření a okolností jejich nasazení. Každý typ systému je produktem hodnocení schopností dostupného hardwaru a softwaru a jak jej lze použít ke splnění cílů měření.

LIDAR systém obvykle měří laserový zpětný rozptyl, který se odráží laserové světlo. Může být navržen speciálně pro měření přímého laserového zpětného rozptylu, zpětného rozptylu posunu vlnové délky, rozdílu v absorpční rychlosti mezi dvěma vlnovými délkami nebo změnou frekvence v zpětném rozptýleném světle. Základní systém se skládá z vysílače, přijímače a složky analýzy dat. Návrhy systémů Lidar mají either bistatická nebo monostatická konfigurace. V monostatickém systému jsou vysílač a přijímač umístěny společně, zatímco v bistatickém designu jsou dva oddělené.

Dalším návrhem je použití biaxiálního nebo koaxiálního uspořádání senzoru. V biaxiálním uspořádání má osa vysílače a přijímače jinou orientaci. Přijímač může být detekován zpětně rozptýlené světlo pouze tehdy, když je subjekt mimo určitou vzdálenost. Osa vysílače a přijímače je stejná v koaxiálním uspořádání.

Systémy

Lidar, které používají pulzní lasery, mají obvykle monostatickou konfiguraci, ale mohou mít buď biaxiální nebo koaxiální senzorové uspořádání. Systémy využívající laser s kontinuální vlnou obvykle mají bistatickou konfiguraci. Pokud je rozsah subjektu relativně blízko, je obecně preferováno koaxiální uspořádání vysílače a přijímače. Pokud je téměř cílSchopnost není problém, mohlo by být přijato biaxiální uspořádání, které by pomohlo vyhnout se komplikacím nedalekého laserového zpětného rozptylu.

Různé návrhy systémů LiDAR také používají různé laserové vlnové délky a různé kombinace šířky pásma pro vysílače a přijímače. Mezi další návrhové úvahy patří požadavky pro použití jako vyhledávání nebo rozkaz LIDAR a zda bude systém v nepřetržitém provozu nebo bude používán pouze v noci. Některé návrhy využívají laditelné lasery. Tyto možnosti jsou pečlivě zvoleny k dosažení konkrétního cíle měření.

Složka analýzy dat systému LiDAR využívá různé analytické techniky. Mie, Rayliegh, Raman a Fluorescence Lidars jsou navrženy tak, aby analyzovaly různé typy laserových vzorů zpětného rozptylu. Vzory rozptylu závisí na vlnové délce. MIE analýza nejlépe popisuje rozptylové vzorce, když je odrážející částice přibližně stejná jako vlnová délka. Rayleigh analýza je přesnější pro částice mnohem menší než wavelthendged.

Designy Rayliegh a MIE zkoumají elastický zpětný rozptyl, ve kterém je odražené světlo stejné vlnové délky jako světlo. Raman Lidar analyzuje neelastický zpětný rozptyl. To je výsledkem lehkého posunu mírně na vlnové délce, když se odráží částice. Množství posunu může identifikovat make -up a atmosférickou koncentraci odrážejících částic. Fluorecence Lidar používá podobnou analýzu k prozkoumání zpětného rozptylu z kapalin a pevných látek.

Doppler LiDAR měří posuny ve frekvenci zpětného rozptýleného světla, aby se stanovily změny teploty a rychlosti nebo směru větru. Diferenciální absorpce přenáší dvě vlnové délky světla a měří rozdíl v absorpci atmosféry mezi oběma vlnovými délkami. Relativní rozdíly v absorpci mohou identifikovat koncentrace aerosolu.

Každý z různých návrhů systémů LiDAR používá jedinečnou konfiguraci hardwaru a softwaru k provedení přesného měření konkrétního kvantitaza omezenou sadu okolností. Obecnější systémy, jako je policejní detektor rychlosti, vrací méně přesné výsledky. V některých systémech určuje analytická metoda, která má být použita ve složce analýzy dat, návrh hardwaru systému. V jiných dostupný hardware diktuje, jaké návrhy systémů lze použít.