Микроимпульсный лидар (МИП) — широко используемая технология атмосферного мониторинга. Он использует лазерные импульсы наносекундного диапазона с высокой частотой повторения для обеспечения всепогодного и высокоточного пространственно-временного разрешения обнаружения аэрозолей и облаков. Разрешение и скорость отклика традиционных технологий атмосферного мониторинга относительно низки, что затрудняет точное наблюдение за приземными и верхними слоями атмосферы. Однако технология микроимпульсного лидара может эффективно компенсировать недостатки традиционных методов и стала ключевым оборудованием в области метеорологического прогнозирования, охраны окружающей среды и научных исследований в Китае. Она предоставляет важную информационную поддержку для решения глобальных климатических и экологических проблем.

1. Техническая архитектура и принцип работы

Микроимпульсный лидар в основном состоит из трех основных блоков, работающих совместно: лазерного излучения, оптического приема и обработки сигнала.

В лазерном излучающем блоке используется импульсный лазер с высокой частотой повторения, рабочая длина волны которого составляет в основном 532 нм. Некоторые передовые системы также поддерживают двухволновую конфигурацию 1064 нм/532 нм, что позволяет точно определять различные компоненты атмосферы на разных высотах.

В основе оптического приемного блока лежат коаксиальный телескоп и лавинный фотодиод (АФД). Эта комбинация позволяет эффективно улавливать и преобразовывать слабые сигналы обратного рассеяния света, создаваемые различными атмосферными частицами, в пригодные для использования электрические сигналы.

Блок обработки сигналов использует принцип измерения времени распространения принимаемых сигналов в реальном времени для инвертирования их параметров. В конечном итоге, он может точно анализировать вертикальное распределение концентрации твердых частиц в атмосфере, оптические свойства облаков и так далее.

Принцип работы микроимпульсного лидара основан на механизме взаимодействия лазера с атмосферными компонентами: после испускания лазерного импульса происходит упругое рассеяние на аэрозолях, частицах облаков и т. д. в атмосфере. Система точно измеряет время возврата (ToF) рассеянных фотонов и соответствующие изменения интенсивности. В сочетании с теорией рассеяния Ми она позволяет определять основные параметры, такие как оптическая толщина, коэффициент поглощения и коэффициент обратного рассеяния атмосферы. Таким образом, достигается динамический мониторинг и количественный анализ состояния атмосферы.

2. Практическое применение и основные преимущества

Микроимпульсный лидар продемонстрировал выдающуюся практическую ценность во многих областях:

В области экологического мониторинга, основанного на высокоточном и высокоразрешающем контроле окружающей среды, микроимпульсный лидар обеспечивает научную основу для управления окружающей средой, способствует постепенному устранению загрязнения окружающей среды и достижению устойчивого экологического управления.

В области исследований атмосферной химии органичное сочетание микроимпульсного лидара с технологией дифференциальной абсорбционной спектроскопии позволяет не только одновременно получать данные о концентрации основных газов, таких как NO₂ и O₃, но и достаточно глубоко изучать процессы образования и распространения дымки. Это оказывает существенное стимулирующее воздействие на более детальное исследование причин загрязнения воздуха.

С точки зрения обеспечения безопасности полетов, благодаря полной связи с аэропортом, результаты высокоточного и дистанционного метеорологического мониторинга с помощью микроимпульсного лидара в режиме реального времени передаются в диспетчерский и командный центр аэропорта, обеспечивая тем самым наиболее надежное метеорологическое раннее предупреждение о взлете и посадке самолетов и эффективно гарантируя безопасную эксплуатацию авиации.

Микроимпульсная лидарная система обладает следующими преимуществами:

«Высокоточное обнаружение: благодаря вертикальному разрешению до 15 метров, многоволновая конструкция позволяет эффективно различать песок, пыль и частицы загрязнения».

«Он способен проводить непрерывные наблюдения в течение всего дня: он может круглосуточно и без перерыва отслеживать изменения вертикальной структуры атмосферных аэрозолей и облаков, что имеет решающее значение для изучения суточных изменений атмосферного пограничного слоя, процессов формирования и рассеивания загрязняющих веществ, а также суточной эволюции облаков».

«Системная интеграция: миниатюрная конструкция основных компонентов обеспечивает быстрое развертывание в различных сценариях».

3. Основной источник света - твердотельный лазер Nd:YAG

Он микрочиповые лазеры серии MCA-R разработано независимо Реальный свет Может использоваться в микроимпульсных лазерных радарах. В этой серии микрочиповых лазеров используется технология пассивной модуляции добротности в сочетании с конструкцией твердотельного лазера с диодной накачкой, интегрирующая модуль накачки с лазерным кристаллом, обеспечивая две длины волны. 1064 нм и 532 нм, а ширина выходного лазерного импульса составляет всего 2 нс при частоте повторения 2,5 кГц. Этот твердотельный лазер с диодной накачкой, оснащенный миниатюрной схемой управления, обеспечивает компактную структуру и стабильную работу, отвечая требованиям миниатюризации и многоцелевого применения систем MPL.

Микрочиповые лазеры, используемые в микроимпульсных лидарах.

Микрочиповые лазеры, используемые в микроимпульсных лидарах.

Для получения более подробной информации о продукте, пожалуйста, свяжитесь с отделом продаж. Реальный свет!

Предупреждение: Часть информации в этой статье взята из интернета и предназначена для технических исследований и обсуждения. Она предназначена только для ознакомления и обучения. Просим сообщать о любых неточностях. По вопросам авторских прав обращайтесь к нам для проверки и удаления информации.