PL128288B1 - Lidar - Google Patents

Lidar Download PDF

Info

Publication number
PL128288B1
PL128288B1 PL20605678A PL20605678A PL128288B1 PL 128288 B1 PL128288 B1 PL 128288B1 PL 20605678 A PL20605678 A PL 20605678A PL 20605678 A PL20605678 A PL 20605678A PL 128288 B1 PL128288 B1 PL 128288B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pulse
measuring
amplifier
optical system
lidar
Prior art date
Application number
PL20605678A
Other languages
English (en)
Other versions
PL206056A1 (pl
Inventor
Jozef Kirkiewicz
Andrzej A Murzynski
Waclaw Taczalski
Original Assignee
B P Ochrony Atmosfery Proat I
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by B P Ochrony Atmosfery Proat I filed Critical B P Ochrony Atmosfery Proat I
Priority to PL20605678A priority Critical patent/PL128288B1/pl
Publication of PL206056A1 publication Critical patent/PL206056A1/pl
Publication of PL128288B1 publication Critical patent/PL128288B1/pl

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest lidar posiadajacy laser impulsowy, stosowany jako wskaznik za¬ nieczyszczenia atmosfery, zwlaszcza do pomiarów zapylenia powietrza atmosferycznego.Znane sa ze stanu techniki lidary optyczne sto¬ sujace laser impulsowy do 'pomiarów zanieczysz¬ czenia powietrza atmosferycznego.Lidar do zadanego wykrywania, i pomiarów skladników i zanieczyszczen atmosfery musi sie skladac z nastepujacych zespolów: lasera o duzej mocy, optyki nadawczaHodbiorczej, spektrometru z ukladem odcinajacym rozproszenia Reyleigha i Mie oraz ukladu detekcji i przetwarzania da¬ nych. Wybór odpowiednich parametrów kazdego zespolu jest uzalezniony od szeregu czynników, miedzy .imnymi od zasiegu pomiarowego aparatury i zdolnosci wykrywajacych.Pomiar substancji zanieczyszczajacej za pomoca lidaru sprowadza sie do wykrycia w sygnale po¬ wrotnym czestotliwosci odpowiadajacej przesunie¬ ciu widma ramanowskiego przez badana substan¬ cje i pomiaru koncentracji substancji zanieczszcza- jacej. Stosuje sie dwie metody wykrywania sub¬ stancji zanieczyszczajacych. Pierwsza polegajaca na przystosowaniu ukladu detekcji ido odbioru jed¬ nej lub kifliku scisle okreslonych czestotliwosci ra- mamowskich, pozwalajaca na wykrywanie jednej lub kilku substancji rozproszonych w atmosferze.Druga metoda polega na analizie pelnego widma czestotliwosci, poczawszy od czestotliwosci lasera 10 15 20 25 pobudzajacego, metoda pozwala na identyrfikaje wszystkich substancji znajdujacych sie w atmosfe¬ rze. JVyniki pomiarów koncentracji (badanej sub¬ stancji lidarem sa w postaci wzglednej i nalezy je przeliczac na wielkosc wymierna. W tym celu wykorzystuje sie jako uklad odniesienia koncen¬ tracje azotu i tlenu w atmosferze cechujace sie bardzo duza stabilnoscia. Intensywnosc linii rama- nowskiej badanej substancji odnosi sie do rama- nowskiej linii azotu lub tlenu.W artykule pod tytulem „Zastosowanie laserów impulsowych do badan atmosfery" (^cta Geophy- sica Polonica nr 1.1973) opisano lidar posiadajacy laser rubinowy pracujacy z impulsem gigantycz¬ nym. Opisany lidar posiada uklad optyczny wy¬ twarzajacy swietlny strumien sondujacy i uklad optyczny zbierajacy sygnal rozproszony oraz wspól¬ pracujace z tymi ukladami fotoelementy, pierwszy wyzwalajacy podstawe czasu oscyloskopu i drugi przetwarzajacy sygnaly swietlne na impulsy elek^ tryczne. W ukladzie nadajnika umieszczone sa ele¬ menty pozwalajace na pomiar mocy emitowanej.W odbiorniku stosowane sa zwierciadlane uklady teleskopowe o duzej srednicy. Jako detektora sy¬ gnalów pomiarowych uzyto fotopowielacza z kaito^- da przy czyim uzywa sie róznego rodzaju katod w zaleznosci od stosowanego' lasera.Sygnaly swietlne przetworzone przez fotopowie- lacz na impulsy elektryczne podawane sa na oscy¬ loskop z podstawa czasu uruchomiona sygnalem 128288138 3 sterujacym. Ekran oscy.los.kopu jest fotografowany przy pomocy kamery, uklad posiada mozliwosc wprowadzenia slabych sygnalów wprost doi ma¬ szyny cyfrowej specjalnie zaprogramowanej z po¬ minieciem oscyloskopu. ^lane urzadzenie charakteryzbuje sie tym, ze pozwala zobrazowac na ekranie oscyloskopu prze¬ bieg rozproszenia wiazki laserowej pomiedzy (mo¬ mentem wysylania impulsu oraiz czasem powrotu sygnalu uzyskanego' w wyniku rozproszenia od warstwy zapylonej, chmury lub innej niejednorod¬ nosci atmosfery.Zapis sygnalów powracajacych prowadzony jest na oscyloskopie z wyzwolona podstawa czasu, cze¬ sto z pamiecia elektrostatyczna. Stosuje sie tez oscyloskopy dwustrumieniowe, w których jeden strumien jest wykorzystany do zapisu glównego impulsu lasera a ••drugi do zapisu sygnalu powra¬ cajacego z osrodków rozproszonych.'Niedogodnoscia sitosowania lidarów jest brak wypracowywania odleglosci wielkosci mierzonej oraiz stosowanie pracochlonnych analiz.Niedogodnosci te eliiminuje lidar wedlug wyna¬ lazku w którym zastosowano uklady elektroniczne wzmamiania sygnalu sterujacego i pomiarowego oraz wzmacniacz suimacyjny z generatorem mo¬ delu impulsu wzorcowego, przy czym pomiar za-^ pylenia w odleglosci odbywa sie za pomoca ana¬ lizatora zapylenia w odleglosci.Lidar wedlug wynalazku posiada uklad elektro¬ niczny zasilajacy oraz uklady elektroniczne sygna¬ lu sterujacega i pomiarowego.Uklad elektroniczny zasilajacy sklada sie z za¬ silacza niskiego i wysokiego napiecia. Zasilacz ni¬ skiego napiecia zasila: zasilacz wysokiego napie¬ ci, generator modelu impulsu wzorcowego, wzmac¬ niacze sygnalu sterujacego i pomiarowego oraz analizator zapylenia w odleglosci. Zasilacz wyso¬ kiego napiecia^ zasila laser impulsowy oraz fotode¬ tektor pomiarowy.Uklad elektroniczny sygnalu sterujacego sklada sie z fotodetektora sterujacego, wzmacniacza sy¬ gnalu sterujacego, generatora modelu impulsu wzorcowego oraz oscyloskopu z pamiecia, który jest zbocTnikowany linia opózniajaca, przy czym generator modelu impulsu wzorcowego laczy jed¬ noczesnie uklad eleklaroniczny sygnalu sterujacego z ukladem elektronicznym sygnalu pomiarowego poprzez wzmacniacz suimacyjny.Uklad elektroniczny sygnalu pomiarowego skla¬ da' sie z fotodetektora pomiarowego, wzmacniacza sygnalu pomiarowego, wzmacniacza sumacyjnego, oscyloskopu z pamiecia oraz analizatora zpylenia w odleglasci.Wzmacniacz sygnalu sterujacego wzmacnia im¬ puls uzyskany z fotodetektora sterujacego i uru¬ chamia prace generatora modelu impulsu wzorco^ wego oraz podstawe czasu oscyloskopu z pamiecia i przez Mriie opózniajaca podaje sygnal obrazujacy na ekranie oscyloskopu z pamiecia poczatek pracy.Wzmacniacz sygnalu pomiarowego po uzyskaniu impulsu z fotodetektora pomiarowego wzmacnia go i podaje na wzamcniacz suimacyjny, w którym naklada sie nia wzorcowy impuls uzyskany z ge- 288 4 neratorem modelu impulsu wzorcowego. Impuls z generatora modelu impulsu wzorcowego jest funk¬ cja panujacych warunków pogodowych oraz pory dnia i nocy. Impuls wyjsciowy z wzmacniacza su- ' rnacyjnego podawany jest na oscyloskop z pamie¬ cia gdzie na ekranie uzyskuje sie obraz rozprosze¬ nia isygnalu na badanej drodze optycznej. Równo¬ czesnie ze wzmacniacza sumacyjnego impuls po- daway jest na analizator zapylenia w odleglosci 10 umozliwiajacy pomiar zapylenia w okreslonej od¬ leglosci.Przedmiot wynalazku jese przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy lidaru.Lidar przedstawiony na rysunku, bedacy przy¬ kladem rozwiazania zgodnym z wynalazkiem, po¬ siada uklad optyczny wytwarzajacy strumien swietlny sondujacy, którego zródlem jest laser impulsowy 1 duzej mocy emitujacy równolegla wiazke iswiatla monochromatycznego. Rozszerzenie i zmniejszenie rozbieznosci katowej wiazki swia¬ tla uzyskuje sie przez zastosowanie lunety typu Galileusza. Laser 1 zasilany jest energia eletk- tryczna z zasilacza wysokiego napiecia 9, który zasilany jest energia elektryczna z zasilacza niskie¬ go piecia 10. Na wyjsciu wiazki swiatla z ukladu optycznego rozszerzajacego wiazke 2 umieszczono fotodetektor 3, który czesc wiazki swietlnej emi- towanej przez laser impulsowy 1 zamienia na •O elektryczny sygnal sterujacy. Wzmacniacz sygna¬ lu sterujacego 8 wypracowuje impuls elektryczny poczatku, który uruchamia podstawe czasu oscylo¬ skopu z paimiecia 14 oraz generator modelu im- n pulsu wzorcowego 11 atmosfery niezapylonej usta¬ wionego na zakres odpowiedni do rodzaju pogody i pory dnia. Impuls elektryczny sygnalu steruja¬ cego jednoczesnie przez linie opózniajaca 12 po¬ dawany jest na oscyloskop z pamiecia 14 celem 40 zobrazowania na ekranie momentu rozpoczecia po¬ miaru odleglosci. Zadaniem linii opózniajacej 12 jest wyeliminowanie nieliniowego przebiegu po¬ czatku ruchu plamki na ekranie oscyloskopu z pa¬ miecia 14. 45 Swiatlo rozproszone na czastkach pylu znajdu¬ jacego sie w powietrzu atmosferycznym jest zbie¬ rane w teleskopie zwierciadlanym' 4 i po przejsciu przez uklad filtrów optycznych 5 dopasowanych spektralnie do rodzaju zródla swiatla oraz potrzeb 50 pomiarowych, pada na fotodetektor pomiarowy 6.Impuls pomiarowy z fotodetektora pomiarowego 6 jest wzmacniany na wzmacniaczu sygnalu pomia¬ rowego 7 o bardzo szerokim pasmie przenoszenia.Wzmocniony impuls podawany jest na wzmacniacz 55 sumacyjny 13, na który równiez podawany jest impuls z generatora modelu impulsu wzorcowego 11. Nalozenie impulsów wzorcowego i pomiarowe¬ go pozwala na podniesienie czulosci wskaznika;.Impuls ze wzmacniacza sumacyjnego 13 podawany 60 jest na oscyloskop z pamiecia 14 oraz na analiza¬ tor zapylenia w odleglosci 15. Na ekranie oscylo¬ skopu z pamiecia 14 uzyskuje sie obraz przebiegu rozproszenia na calej drodze optycznej badanej przez lidar. Analizator zapylenia w odleglosci 15 65 ima zadanie dokonania pomiaru zapylenia na za-118 288 danej odleglosci wybranej z ekranu oscyloskopu z pamiecia 14 jaiko interesujacej. Z zasilacza ni¬ skiego napiecia 10 zasilane sa: zasilacz wysokie¬ go napiecia 9, wzmacniacz sygnalu pptmirówego 7, wzmaczniacz sygnalu sterujacego 8, generator mo¬ delu impulsu wzorcowego 11 oraz analizator za¬ pylenia w odleglosci 15.Zastrzezenia patentowe 1. Lidar zawierajacy uklad optyczny wytwarza¬ jacy swietlny strumien sondujacy i uklad optycz¬ ny zbierajacy sygnal rozproszony oraz wspólpra¬ cujace z nimi uklady elektroniczne zawierajace co najmniej dwa fotoelementy z których pierwszy sterujacy jest w strefie dzialania ukladu optycz¬ nego wytwarzajacego swietlny strumien sondu¬ jacy, a drugi pomiarowy w strefie ukladu op¬ tycznego zbierajacego sygnal rozproszony, zna¬ mienny tym, ze fotodetektor pomiarowy (6) elek- tronicznago ukladu pomiarowego 'polaczony jest z oscyloskopem z paimiecia (14) poprzez wzmac¬ niacz sygnalu pomiarowego (7) oraz wzmacniacz sumacyjny (13) polaczony z analizatorem zapyle- 10 15 20 nia w odleglosci (15) i generatorem modelu im¬ pulsu (11), przy czym wzmacniacz sygnallu po¬ miarowego (7), generator modelu impulsu (11) i analizator zapylenia w odleglosci (15) polaczo¬ ne sa z zasilaczem niskiego napiecia (10), który posiada (polaczenie z fotodetektorem pomiarowym (6) poprzez zasilacz wysokiego napiecia (9). po¬ laczony z laserem impulsowym (1) ukladu optycz¬ nego wytwarzajacego swietlny strumien sondu¬ jacy. 2. Lidar wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oscyloskop z pamiecia (14) polaczony jest z lase¬ rem impulsowym (1) poprzez rotodetektor steruja¬ cy (3) oraz elektroniczny wzmacniacz sygnalu ste¬ rujacego (8), który polaczony jest z zasilaczem niskiego napiecia (10). 3. Lidar wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oscyloskop z pamiecia (14) zboczniikowany jest lir. nia opózniajac^ (12). 4. Lidar wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wzmacniacz sumacyjny (13) polaczony jest z la¬ serem impulsowym (1) poprzez generator modelu impulsu (11) oraz elektroniczny wzmacniacz sy¬ gnalu sterujacego (8) i fotodetektor sterujacy (3), PL

Claims (4)

  1. Zastrzezenia patentowe 1. Lidar zawierajacy uklad optyczny wytwarza¬ jacy swietlny strumien sondujacy i uklad optycz¬ ny zbierajacy sygnal rozproszony oraz wspólpra¬ cujace z nimi uklady elektroniczne zawierajace co najmniej dwa fotoelementy z których pierwszy sterujacy jest w strefie dzialania ukladu optycz¬ nego wytwarzajacego swietlny strumien sondu¬ jacy, a drugi pomiarowy w strefie ukladu op¬ tycznego zbierajacego sygnal rozproszony, zna¬ mienny tym, ze fotodetektor pomiarowy (6) elek- tronicznago ukladu pomiarowego 'polaczony jest z oscyloskopem z paimiecia (14) poprzez wzmac¬ niacz sygnalu pomiarowego (7) oraz wzmacniacz sumacyjny (13) polaczony z analizatorem zapyle- 10 15 20 nia w odleglosci (15) i generatorem modelu im¬ pulsu (11), przy czym wzmacniacz sygnallu po¬ miarowego (7), generator modelu impulsu (11) i analizator zapylenia w odleglosci (15) polaczo¬ ne sa z zasilaczem niskiego napiecia (10), który posiada (polaczenie z fotodetektorem pomiarowym (6) poprzez zasilacz wysokiego napiecia (9). po¬ laczony z laserem impulsowym (1) ukladu optycz¬ nego wytwarzajacego swietlny strumien sondu¬ jacy.
  2. 2. Lidar wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oscyloskop z pamiecia (14) polaczony jest z lase¬ rem impulsowym (1) poprzez rotodetektor steruja¬ cy (3) oraz elektroniczny wzmacniacz sygnalu ste¬ rujacego (8), który polaczony jest z zasilaczem niskiego napiecia (10).
  3. 3. Lidar wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oscyloskop z pamiecia (14) zboczniikowany jest lir. nia opózniajac^ (12).
  4. 4. Lidar wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wzmacniacz sumacyjny (13) polaczony jest z la¬ serem impulsowym (1) poprzez generator modelu impulsu (11) oraz elektroniczny wzmacniacz sy¬ gnalu sterujacego (8) i fotodetektor sterujacy (3), PL
PL20605678A 1978-04-12 1978-04-12 Lidar PL128288B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL20605678A PL128288B1 (en) 1978-04-12 1978-04-12 Lidar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL20605678A PL128288B1 (en) 1978-04-12 1978-04-12 Lidar

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL206056A1 PL206056A1 (pl) 1979-12-17
PL128288B1 true PL128288B1 (en) 1984-01-31

Family

ID=19988648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL20605678A PL128288B1 (en) 1978-04-12 1978-04-12 Lidar

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL128288B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL206056A1 (pl) 1979-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Clark et al. A study of Brownian motion using light scattering
Knopp et al. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) as an analytical tool for the detection of metal ions in aqueous solutions
US3761724A (en) Double beam hydrocarbon gas detector
CN103175808B (zh) 激光诱导击穿光谱分析系统及其方法
US3797937A (en) System for making particle measurements
US5217306A (en) Temperature distribution analyzer using optical fiber
US7059766B2 (en) Optical device and method for the non-intrusive measuring of the temperature of a flowing liquid
EP0819924A3 (en) Apparatus and method for measuring characteristics of optical pulses
US3850508A (en) Method and apparatus for testing the doping concentration of semiconductors
UST102104I4 (en) Scanning optical system adapted for linewidth measurement in semiconductor devices
US5148031A (en) Device for obtaining spatial and time characteristics of a weak optical radiation from an object
US8514378B2 (en) Method of optical teledetection of compounds in a medium
Marchant et al. Aglite lidar: a portable elastic lidar system for investigating aerosol and wind motions at or around agricultural production facilities
JPS59208445A (ja) 試料の吸収性成分量を測定するための方法とその装置
Wiesemann et al. In-flight test of a continuous laser remote sensing system
RU2636256C2 (ru) Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления
CN117517207B (zh) 便携式物质微量成分测量装置及方法
RU2819206C1 (ru) Безэталонный способ измерения квантовой эффективности катода фотоэлектронного умножителя и устройство для его осуществления
RU2016217C1 (ru) Способ количественной оценки качества распыливания топлива форсункой и устройство для его осуществления
JPH0262806B2 (pl)
SU987864A1 (ru) Способ измерени плотности электронов в пучке
JPS589373B2 (ja) 光電エ−ロゾル分析器の目盛特性の測定および較正装置
FR2577675A1 (fr) Instrument pour mesurer la fluorescence produite dans un echantillon excite par des rayons x
SU1051470A2 (ru) Устройство дл измерени характеристик лавинного фотодиода
US4334776A (en) Holographic plate exposure meter