Hvad er de forskellige Lidar -systemdesign?

Et lysdetekterings- og spænder (LIDAR) -system bruges ofte i atmosfæriske studier.Nogle af de forskellige LiDAR -systemdesign er MIE og Rayleigh Lidar, Raman og Differential Absorption Lidar, Doppler og Fluorescence Lidar og Systems, der bruges som enkle rækkefindere eller altimetre.Designerne varierer afhængigt af det undersøgte emne, den krævede præcision af den krævede måling og omstændighederne ved deres implementering.Hver type system er et produkt af evaluering af kapaciteterne i den tilgængelige hardware og software, og hvordan det kan bruges til at opfylde målingsmålene.

Et LIDAR -system måler normalt laser -backscatter, hvilket reflekteres laserlys.Det kan designes specifikt til at måle direkte laser backscatter, bølgelængde-skiftede tilbagespredning, forskellen i absorptionshastigheder mellem to bølgelængder eller frekvensændring i tilbagespredt lys.Et grundlæggende system består af en sender, en modtager og en dataanalysekomponent.LiDAR -systemdesign har enten en bistatisk eller en monostatisk konfiguration.I et monostatisk system er senderen og modtageren placeret sammen, mens de to i et bistatisk design er separate.

Et andet designovervejelse er at anvende enten en biaxial eller koaksial sensorarrangement.I et biaxial arrangement har transmitterens og modtagerens akse en anden orientering.Backscattered Light kan kun påvises af modtageren, når emnet ligger uden for en bestemt afstand.Senderens og modtagerens akse er den samme i et koaksial arrangement.

Lidar -systemer, der bruger pulserede lasere, har normalt en monostatisk konfiguration, men kan have enten en biaxial eller en koaksial sensorarrangement.Systemer, der bruger en kontinuerlig bølgelaser, har normalt en bistatisk konfiguration.Hvis emnets rækkevidde er relativt nær, foretrækkes et koaksial arrangement af sender og modtager generelt.Hvis kapacitet næsten mål ikke er et problem, kan der vedtages en biaxial arrangement for at hjælpe med at undgå komplikationer fra nærliggende laser backscatter.

Forskellige LIDAR-systemdesign anvender også forskellige laserbølgelængder og forskellige båndbredde-kombinationer til transmitterne og modtagerne.Andre designovervejelser inkluderer krav til brug som opslag eller look-down LiDAR, og om systemet vil være i kontinuerlig drift eller kun brugt om natten.Nogle design bruger indstillelige lasere.Disse indstillinger er omhyggeligt valgt til at forfølge et specifikt målemål.

Dataanalysekomponenten i et LIDAR -system gør brug af forskellige analytiske teknikker.Mie, Rayliegh, Raman og fluorescenslidarer er designet til at analysere forskellige typer laser backscatter -mønstre.Spredningsmønstre afhænger af bølgelængde.MIE -analyse beskriver bedst spredningsmønstre, når den reflekterende partikel er omtrent samme størrelse som bølgelængden.Rayleigh -analyse er mere nøjagtig for partikler, der er meget mindre end bølgelængden.

Rayliegh og Mie -design undersøger elastisk tilbagespredning, hvor det reflekterede lys er af samme bølgelængde som lyset transmitteret.Raman Lidar analyserer uelastisk tilbagespredning.Dette er resultatet af, at lyset forskydes lidt i bølgelængde, når den reflekteres af en partikel.Mængden af skift kan identificere makeup og atmosfærisk koncentration af de reflekterende partikler.Fluorecence Lidar bruger en lignende analyse til at undersøge tilbagespredning fra væsker og faste stoffer.

Doppler Lidar måler forskydninger i hyppigheden af tilbagespredt lys for at bestemme ændringer i temperatur og vindhastighed eller retning.Differentialabsorption transmitterer to bølgelængder af lys og måler forskellen i atmosfærisk absorption mellem de to bølgelængder.De relative forskelle i absorption kan identitets aerosolkoncentrationer.

Hver af de forskellige Lidar -systemdesign bruger en unik konfiguration af hardware og software til at foretage en præcis måling af en bestemt mængde under en limitD sæt af omstændigheder.Flere generelle formålssystemer, såsom en politihastighedsdetektor, returnerer mindre præcise resultater.I nogle systemer bestemmer den analytiske metode, der skal anvendes i dataanalysekomponenten, systemets hardware -design.I andre dikterer tilgængelig hardware, hvilke systemdesign der kan anvendes.