Ποια είναι τα διαφορετικά σχέδια του συστήματος Lidar;

Ένα σύστημα ανίχνευσης και κυματομορφής φωτός (LIDAR) χρησιμοποιείται συχνά σε ατμοσφαιρικές μελέτες.Ορισμένα από τα διαφορετικά σχέδια του συστήματος LIDAR είναι οι MIE και Rayleigh Lidar, Raman και διαφορικές απορρόφηση Lidar, Doppler και Fluorescence Lidar και συστήματα που χρησιμοποιούνται ως απλοί εύχρηστες ή υψόμετρα.Τα σχέδια ποικίλλουν ανάλογα με το υπόλειμμα, την απαιτούμενη ακρίβεια της μέτρησης και τις περιστάσεις της ανάπτυξής τους.Κάθε τύπος συστήματος είναι προϊόν αξιολόγησης των δυνατοτήτων του διαθέσιμου υλικού και του λογισμικού και του τρόπου με τον οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των στόχων μέτρησης.

Ένα σύστημα LIDAR μετρά συνήθως το οπίσθιο σκάφος λέιζερ, το οποίο αντικατοπτρίζεται το φως λέιζερ.Μπορεί να σχεδιαστεί ειδικά για τη μέτρηση του άμεσου οπίσθιου οπισθίου λέιζερ, του μετατοπισμένου μήκους κύματος, της διαφοράς στα ποσοστά απορρόφησης μεταξύ δύο μήκους κύματος ή της μεταβολής της συχνότητας στο φως του φωτός.Ένα βασικό σύστημα αποτελείται από έναν πομπό, έναν δέκτη και ένα στοιχείο ανάλυσης δεδομένων.Τα σχέδια του συστήματος LIDAR έχουν είτε bistatic είτε μονοστατική διαμόρφωση.Σε ένα μονοστατικό σύστημα, ο πομπός και ο δέκτης βρίσκονται μαζί, ενώ σε ένα διστικό σχέδιο οι δύο είναι ξεχωριστές.

Ένα άλλο σχέδιο σχεδίασης είναι να χρησιμοποιηθεί είτε μια διαξονική ή ομοαξονική διάταξη αισθητήρα.Σε μια διαξονική διάταξη, ο άξονας του πομπού και του δέκτη έχει διαφορετικό προσανατολισμό.Το φωτεινό φως μπορεί να ανιχνευθεί από τον δέκτη μόνο όταν το θέμα είναι πέρα από μια ορισμένη απόσταση.Ο άξονας του πομπού και του δέκτη είναι ο ίδιος σε μια ομοαξονική διάταξη. Τα συστήματα LIDAR που χρησιμοποιούν παλμικά λέιζερ έχουν συνήθως μονοστατική διαμόρφωση, αλλά μπορεί να έχουν είτε διαξονική είτε ομοαξονική διάταξη αισθητήρα.Τα συστήματα που χρησιμοποιούν ένα λέιζερ συνεχούς κύματος έχουν συνήθως μια διστική διαμόρφωση.Εάν το εύρος του θέματος είναι σχετικά κοντά, προτιμάται γενικά μια ομοαξονική διάταξη του πομπού και του δέκτη.Εάν η ικανότητα κοντά στο στόχο δεν αποτελεί πρόβλημα, μπορεί να υιοθετηθεί μια διαξονική ρύθμιση για να βοηθήσει στην αποφυγή επιπλοκών από το κοντινό οπίσθιο κτύπημα λέιζερ. Τα διαφορετικά σχέδια του συστήματος LIDAR χρησιμοποιούν επίσης διαφορετικά μήκη κύματος λέιζερ και διάφορους συνδυασμούς εύρους ζώνης για τους πομπούς και τους δέκτες.Άλλες εκτιμήσεις σχεδιασμού περιλαμβάνουν τις απαιτήσεις για χρήση ως αναζητήστε ή ματιά LIDAR και αν το σύστημα θα είναι σε συνεχή λειτουργία ή θα χρησιμοποιηθεί μόνο τη νύχτα.Ορισμένα σχέδια χρησιμοποιούν συντονισμένα λέιζερ.Αυτές οι επιλογές επιλέγονται προσεκτικά για να επιδιώξουν έναν συγκεκριμένο στόχο μέτρησης.

Το στοιχείο ανάλυσης δεδομένων ενός συστήματος LIDAR χρησιμοποιεί διάφορες αναλυτικές τεχνικές.MIE, Rayliegh, Raman και Lidars φθορισμού έχουν σχεδιαστεί για να αναλύουν διαφορετικούς τύπους μοτίβων οπίσθιων λέιζερ.Τα πρότυπα διασκορπισμού εξαρτώνται από το μήκος κύματος.Η ανάλυση MIE περιγράφει καλύτερα τα πρότυπα διασκορπισμού όταν το αντανακλαστικό σωματίδιο είναι περίπου το ίδιο μέγεθος με το μήκος κύματος.Η ανάλυση Rayleigh είναι ακριβέστερη για τα σωματίδια πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος.

Τα σχέδια Rayliegh και Mie εξετάζουν το Elastic Backscatter, στο οποίο το ανακλώμενο φως είναι του ίδιου μήκους κύματος με το φως που μεταδίδεται.Ο Raman Lidar αναλύει το ανελαστικό backscatter.Αυτό προκύπτει από το φως να μετατοπίζεται ελαφρώς σε μήκος κύματος όταν αντανακλάται από ένα σωματίδιο.Η ποσότητα της μετατόπισης μπορεί να προσδιορίσει το μακιγιάζ και την ατμοσφαιρική συγκέντρωση των αντανακλαστικών σωματιδίων.Η Fluorecence Lidar χρησιμοποιεί μια παρόμοια ανάλυση για να εξετάσει το backscatter από τα υγρά και τα στερεά.

Το Doppler Lidar μετρά μετατοπίζεται στη συχνότητα του φωτός με οπίσθια διάσπαση για τον προσδιορισμό των μεταβολών της θερμοκρασίας και της ταχύτητας ή της κατεύθυνσης του ανέμου.Η διαφορική απορρόφηση μεταδίδει δύο μήκη κύματος φωτός και μετρά τη διαφορά στην ατμοσφαιρική απορρόφηση μεταξύ των δύο μήκους κύματος.Οι σχετικές διαφορές στην απορρόφηση μπορεί να ταυτότητα αεροζόλ.

Κάθε ένα από τα διαφορετικά σχέδια συστήματος LIDAR χρησιμοποιεί μια μοναδική διαμόρφωση υλικού και λογισμικού για να κάνει μια ακριβή μέτρηση μιας ειδικής ποσότητας κάτωd σύνολο περιστάσεων.Τα συστήματα γενικότερης χρήσης, όπως ένας ανιχνευτής ταχύτητας της αστυνομίας, επιστρέφουν λιγότερο ακριβή αποτελέσματα.Σε ορισμένα συστήματα, η αναλυτική μέθοδος που χρησιμοποιείται στο στοιχείο ανάλυσης δεδομένων καθορίζει τον σχεδιασμό υλικού συστήματος.Σε άλλα, το διαθέσιμο υλικό υπαγορεύει ποια σχέδια του συστήματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν.