Общие определение и структура лидара

Лидары (light detection and ranging) — лазерные локаторы, используемые для зондирования толщи моря, морской и земной поверхности, атмосферы.

Оптическое зондирование атмосферы основано на рассеянии лазерного излучения исследуемыми объектами. Интервал времени между посылкой импульса и регистрации его приёмником однозначно связан с расстоянием от лазерного передатчика до объекта-рассеивателя.

При дистанционном зондировании атмосферы молекулы газов и аэрозоли являются причиной ослабления проходящего через нее лазерного излучения. Часть излучения рассеивается в обратном направлении (в сторону приемника лидара) на аэрозольных частицах, либо отражается от объектов или специально установленных экранов. Это излучение с помощью приёмной оптики собирается и направляется на фотодетектор, который преобразует его в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности принятого оптического излучения.

Основные блоки лидара:

1. лазер-передатчик;
2. передающая оптическая система;
3. приемная оптическая система;
4. спектроанализирующее и регистрирующее устройство (ФЭУ, CCD — камера, лавинный фотодиод);
5. блок обработки сигнала;
6. блок управления;
7. поворотное устройство;
8. система отображения полученной информации.

Типы систем дистанционного зондирования:

1. бистатическая;
2. моностатическая;

Отличие моностатической системы состоит в том, что передатчик и приемник размещены в одном месте, например, на поворотном устройстве.

Использование лидарных систем в аэрокосмическом мониторинге

Лидар, установленный на космическом корабле, может осуществлять зондирование атмосферы в отсутствие облачности с очень хорошим пространственным разрешением по вертикали и горизонтали. Это позволяет ожидать появление систем космического базирования, которые будут проводить глобальные измерения тропосферы. Одной из таких систем является разрабатываемый НАСА (США) атмосферный лидар и высотомер (LASA). К задачам, которые, в частности, будет решать аппаратура LASA относятся:

1. контроль за распределением и общим содержанием аэрозолей;
2. измерение оптической толщи и высоты облачности;
3. оценка атмосферных параметров, таких как влажность, скорость ветра, температура, давление;
4. измерение высотных профилей распределения водяного пара и газов;

Аппаратура LASA включает в себя приёмный телескоп, лазерные излучатели, системы стабилизации приборов, температурного контроля и обработки данных. Лидарная система, выведенная на околоземную орбиту, имеет ряд преимуществ над лидарами на самолётах и установленными на земной поверхности, основными из которых являются: возможность зондирования атмосферы на таких длинах волн, излучение которых полностью поглощается в нижних слоях атмосферы, и обеспечение высокой разрешающей способности при синоптических масштабах наблюдения.

Литература

1. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды.

В. И. Козинцев, В. М. Орлов, М. Л. Белов и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002, 527с.

1. Стадницкий Г. В. Экология: Учеб. Для химико-технолог. и тех. специальностей вузов. СПб: Химиздат, 2001, 287 с.

См. также

• Лидар
• Лазерный дальномер

Ссылки

статья из журнала «Наука и жизнь»

Лазер исследует атмосферу

сайты

1. Самое синее море;
2. Лазерное зондирование атмосферы;