Wat zijn de verschillende LiDAR -systeemontwerpen?

Een lichtdetectie en variërend (LIDAR) -systeem wordt vaak gebruikt in atmosferische studies.Sommige van de verschillende LIDAR -systeemontwerpen zijn MIE en Rayleigh Lidar, Raman en differentiële absorptie LiDAR, Doppler en fluorescentielidar en systemen die worden gebruikt als eenvoudige reekszoekers of altimeters.De ontwerpen variëren volgens de onderzochte proefpersoon, de benodigde precisie van meet en de omstandigheden van hun inzet.Elk type systeem is een product voor het evalueren van de mogelijkheden van de beschikbare hardware en software en hoe het kan worden gebruikt om te voldoen aan de meetdoelstellingen.

Een LIDAR -systeem meet meestal laserbackscatter, dat laserlicht wordt gereflecteerd.Het kan specifiek worden ontworpen om directe laserbackscatter, golflengte-verschoven backscatter, het verschil in absorptiesnelheden tussen twee golflengten of frequentieverandering in terugverstrooid licht te meten.Een basissysteem bestaat uit een zender, een ontvanger en een component voor gegevensanalyse.LiDAR -systeemontwerpen hebben een bistatische of een monostatische configuratie.In een monostatisch systeem bevinden de zender en ontvanger zich samen, terwijl in een bistatisch ontwerp de twee gescheiden zijn.

Een andere ontwerpoverweging is om een biaxiale of coaxiale sensoropstelling te gebruiken.In een biaxiale opstelling heeft de as van de zender en ontvanger een andere oriëntatie.Terugverstroomd licht kan alleen door de ontvanger worden gedetecteerd wanneer het onderwerp voorbij een bepaalde afstand is.De as van de zender en ontvanger zijn hetzelfde in een coaxiale opstelling.

LIDAR -systemen die gepulseerde lasers gebruiken, hebben meestal een monostatische configuratie, maar kunnen een biaxiale of een coaxiale sensoropstelling hebben.Systemen die een continu-golflaser gebruiken, hebben meestal een bistatische configuratie.Als het bereik van het onderwerp relatief dichtbij is, heeft een coaxiale opstelling van zender en ontvanger over het algemeen de voorkeur.Als bijna-doelcapaciteit geen probleem is, kan een biaxiale regeling worden aangenomen om complicaties van de nabijgelegen laserbackscatter te voorkomen.

Verschillende LIDAR-systeemontwerpen maken ook gebruik van verschillende lasergolflengten en verschillende bandbreedtecombinaties voor de zenders en ontvangers.Andere ontwerpoverwegingen omvatten vereisten voor gebruik als opzoek of op zoek naar Lidar, en of het systeem in continue werking zal zijn of alleen 's nachts wordt gebruikt.Sommige ontwerpen maken gebruik van instelbare lasers.Deze opties worden zorgvuldig gekozen om een specifiek meetdoel na te streven.

De data -analysecomponent van een LIDAR -systeem maakt gebruik van verschillende analytische technieken.MIE, Rayliegh, Raman en fluorescentie -lidars zijn ontworpen om verschillende soorten laserbackscatter -patronen te analyseren.Verspreidpatronen zijn afhankelijk van de golflengte.MIE -analyse beschrijft het beste spreidingspatronen wanneer het reflecterende deeltje ongeveer even groot is als de golflengte.Rayleigh -analyse is nauwkeuriger voor deeltjes die veel kleiner zijn dan de golflengte.

Rayliegh en Mie -ontwerpen onderzoeken elastische backscatter, waarin het gereflecteerde licht van dezelfde golflengte is als het overgedragen licht.Raman Lidar analyseert inelastische backscatter.Dit resulteert van licht dat enigszins in de golflengte wordt verschoven wanneer het wordt weerspiegeld door een deeltje.De hoeveelheid verschuiving kan de make -up en atmosferische concentratie van de reflecterende deeltjes identificeren.Fluorecence -LIDAR gebruikt een vergelijkbare analyse om backscatter uit vloeistoffen en vaste stoffen te onderzoeken.

Doppler -LIDAR -metingen verschuivingen in de frequentie van terugverstrooid licht om veranderingen in temperatuur en windsnelheid of richting te bepalen.Differentiële absorptie geeft twee golflengten van licht over en meet het verschil in atmosferische absorptie tussen de twee golflengten.De relatieve verschillen in absorptie kunnen aerosolconcentraties identificeren. Elk van de verschillende LiDAR -systeemontwerpen maakt gebruik van een unieke configuratie van hardware en software om een nauwkeurige meting van een specifieke hoeveelheid onder een limiet te makenD Set van omstandigheden.Meer algemene systemen, zoals een politie-snelheidsdetector, retourneren minder precieze resultaten.In sommige systemen bepaalt de analytische methode die moet worden gebruikt in de component voor gegevensanalyse het ontwerp van het systeemhardware.In andere, beschikbare hardware bepaalt welke systeemontwerpen kunnen worden gebruikt.