Hva er de forskjellige LIDAR -systemdesignene?

Et lett deteksjons- og rekkevidde (LIDAR) system brukes ofte i atmosfæriske studier.Noen av de forskjellige lidar -systemdesignene er MIE og Rayleigh Lidar, Raman og differensialabsorpsjon Lidar, Doppler og fluorescenslidar, og systemer som brukes som enkle rekkeviddefinner eller høydemeter.Designene varierer i henhold til det emnet som ble undersøkt, presisjonen for måling som kreves og omstendighetene for deres utplassering.Hver type system er et produkt for å evaluere mulighetene til maskinvaren og programvaren som er tilgjengelig og hvordan den kan brukes til å oppfylle målemålene.

Et LIDAR -system måler vanligvis laserbackscatter, som gjenspeiles laserlys.Det kan utformes spesielt for å måle direkte laser-tilbakespredning, bølgelengdeskiftet tilbakespredning, forskjellen i absorpsjonshastigheter mellom to bølgelengder, eller frekvensendring i tilbakespredt lys.Et grunnleggende system består av en sender, en mottaker og en dataanalysekomponent.LIDAR -systemdesign har enten en bistatisk eller en monostatisk konfigurasjon.I et monostatisk system er senderen og mottakeren lokalisert sammen, mens de to er i en bistatisk design er separate.

En annen designhensyn er å bruke enten et biaxial eller koaksial sensorarrangement.I et biaxial arrangement har senderens akse og mottaker en annen orientering.Ryggspredt lys kan bare oppdages av mottakeren når motivet er over en viss avstand.Aksen til senderen og mottakeren er den samme i et koaksialarrangement.

LIDAR -systemer som bruker pulserte lasere har vanligvis en monostatisk konfigurasjon, men kan ha enten et bixial eller et koaksialsensorarrangement.Systemer som bruker en kontinuerlig bølge-laser har vanligvis en bistatisk konfigurasjon.Hvis området for emnet er relativt nær, er en koaksial arrangement av sender og mottaker generelt foretrukket.Hvis det ikke er et problem med nært mål ikke er et problem, kan det bli vedtatt en biaxial ordning for å hjelpe til med å unngå komplikasjoner fra nærliggende laserbackspredning.

Ulike LIDAR-systemdesign bruker også forskjellige laserbølgelengder, og forskjellige båndbredde-kombinasjoner for sendere og mottakere.Andre designhensyn inkluderer krav til bruk som oppslag eller nedtur Lidar, og om systemet vil være i kontinuerlig drift eller bare brukes om natten.Noen design benytter seg av avstembare lasere.Disse alternativene er nøye valgt for å forfølge et spesifikt målemål.

Dataanalysekomponenten i et LIDAR -system benytter seg av forskjellige analytiske teknikker.Mie, Rayliegh, Raman og fluorescenslidarer er designet for å analysere forskjellige typer laser -tilbakespredningsmønstre.Spredningsmønstre avhenger av bølgelengde.MIE -analyse beskriver best spredningsmønstre når den reflekterende partikkelen er omtrent samme størrelse som bølgelengden.Rayleigh -analyse er mer nøyaktig for partikler som er mye mindre enn bølgelengden.

Rayliegh og Mie -design undersøker elastisk tilbakespredning, der det reflekterte lyset er av samme bølgelengde som lyset overført.Raman Lidar analyserer uelastisk tilbakespredning.Dette skyldes at lys forskyves litt i bølgelengde når det reflekteres av en partikkel.Mengden skift kan identifisere sminke og atmosfærisk konsentrasjon av de reflekterende partiklene.Fluorecence Lidar bruker en lignende analyse for å undersøke tilbakespredning fra væsker og faste stoffer.

Doppler LiDAR -målinger skifter i frekvensen av tilbakespredt lys for å bestemme endringer i temperatur og vindhastighet eller retning.Differensiell absorpsjon overfører to bølgelengder av lys og måler forskjellen i atmosfærisk absorpsjon mellom de to bølgelengdene.De relative forskjellene i absorpsjon kan identitet aerosolkonsentrasjoner.

Hver av de forskjellige lidarsystemdesignene bruker en unik konfigurasjon av maskinvare og programvare for å gjøre en presis måling av en spesifikk mengde under en limited sett med omstendigheter.Flere generelle formål, for eksempel en politiets hastighetsdetektor, gir mindre presise resultater.I noen systemer bestemmer den analytiske metoden som skal brukes i dataanalysekomponenten systemets maskinvaredesign.I andre dikterer tilgjengelig maskinvare hvilke systemdesign som kan brukes.