Các thiết kế hệ thống LiDAR khác nhau là gì?

Một hệ thống phát hiện và phạm vi ánh sáng (LIDAR) thường được sử dụng trong các nghiên cứu khí quyển.Một số thiết kế hệ thống LiDAR khác nhau là MIE và Rayleigh Lidar, Raman và Lidar hấp thụ vi sai, LIDAR doppler và huỳnh quang, và các hệ thống được sử dụng làm công cụ tìm phạm vi đơn giản hoặc độ cao.Các thiết kế khác nhau tùy theo chủ đề được nghiên cứu, độ chính xác của phép đo cần thiết và hoàn cảnh triển khai của chúng.Mỗi loại hệ thống là một sản phẩm đánh giá các khả năng của phần cứng và phần mềm có sẵn và cách sử dụng nó để đáp ứng các mục tiêu đo lường.Một hệ thống LIDAR thường đo mặt sau của laser, được phản xạ bằng ánh sáng laser.Nó có thể được thiết kế đặc biệt để đo ngược laser trực tiếp, tán xạ ngược bước sóng, sự khác biệt về tốc độ hấp thụ giữa hai bước sóng hoặc thay đổi tần số trong ánh sáng tán xạ ngược.Một hệ thống cơ bản bao gồm một máy phát, máy thu và thành phần phân tích dữ liệu.Thiết kế hệ thống Lidar có cấu hình Bistatic hoặc Monostatic.Trong một hệ thống đơn tính, máy phát và máy thu được đặt cùng nhau, trong khi trong một thiết kế bistatic, cả hai là riêng biệt.Một số xem xét thiết kế khác là sử dụng một sắp xếp cảm biến hai trục hoặc đồng trục.Trong một sự sắp xếp hai trục, trục của máy phát và máy thu có một định hướng khác.Ánh sáng tán xạ có thể được phát hiện bởi người nhận chỉ khi đối tượng vượt quá một khoảng cách nhất định.Trục của máy phát và máy thu giống nhau trong sự sắp xếp đồng trục. Các hệ thống

Lidar sử dụng các laser xung thường có cấu hình đơn tính, nhưng có thể có một sự sắp xếp cảm biến đồng trục hoặc hai trục.Các hệ thống sử dụng laser sóng liên tục thường có cấu hình bistatic.Nếu phạm vi của đối tượng tương đối gần, một sự sắp xếp đồng trục của máy phát và máy thu thường được ưa thích.Nếu khả năng gần mục tiêu không phải là vấn đề, một sự sắp xếp hai trục có thể được áp dụng để giúp tránh các biến chứng từ tán xạ laser gần đó. Các thiết kế hệ thống LIDAR khác nhau cũng sử dụng các bước sóng laser khác nhau và các kết hợp băng thông khác nhau cho máy phát và máy thu.Các cân nhắc thiết kế khác bao gồm các yêu cầu để sử dụng như một nắp tra cứu hoặc tìm kiếm, và liệu hệ thống sẽ hoạt động liên tục hoặc chỉ được sử dụng vào ban đêm.Một số thiết kế sử dụng laser có thể điều chỉnh.Các tùy chọn này được lựa chọn cẩn thận để theo đuổi một mục tiêu đo lường cụ thể. Thành phần phân tích dữ liệu của hệ thống LIDAR sử dụng các kỹ thuật phân tích khác nhau.Mie, Rayliegh, Raman và huỳnh quang được thiết kế để phân tích các loại mẫu tán xạ laser khác nhau.Các mẫu phân tán phụ thuộc vào bước sóng.Phân tích MIE mô tả đúng nhất các mẫu phân tán khi hạt phản xạ có cùng kích thước với bước sóng.Phân tích Rayleigh chính xác hơn cho các hạt nhỏ hơn nhiều so với bước sóng.Thiết kế Rayliegh và Mie kiểm tra tán xạ ngược đàn hồi, trong đó ánh sáng phản xạ có cùng bước sóng với ánh sáng truyền.Raman Lidar phân tích tán xạ ngược không đàn hồi.Điều này là kết quả từ ánh sáng được thay đổi một chút trong bước sóng khi được phản xạ bởi một hạt.Lượng dịch chuyển có thể xác định nồng độ trang điểm và khí quyển của các hạt phản xạ.Fluorecence Lidar sử dụng một phân tích tương tự để kiểm tra tán xạ ngược từ chất lỏng và chất rắn. Các phép đo Lidar Doppler thay đổi trong tần số của ánh sáng tán xạ ngược để xác định sự thay đổi về nhiệt độ và tốc độ gió hoặc hướng.Hấp thụ vi sai truyền hai bước sóng ánh sáng và đo sự khác biệt trong hấp thụ khí quyển giữa hai bước sóng.Sự khác biệt tương đối về độ hấp thụ có thể nhận dạng nồng độ aerosol. Mỗi thiết kế hệ thống LiDAR khác nhau sử dụng cấu hình duy nhất của phần cứng và phần mềm để thực hiện phép đo chính xác của một lượng cụ thểd bộ hoàn cảnh.Các hệ thống đa năng hơn, chẳng hạn như máy dò tốc độ của cảnh sát, trả về kết quả ít chính xác hơn.Trong một số hệ thống, phương pháp phân tích được sử dụng trong thành phần phân tích dữ liệu xác định thiết kế phần cứng hệ thống.Trong những người khác, phần cứng có sẵn chỉ ra những thiết kế hệ thống có thể được sử dụng.