Расписанные билеты по ЛИОЭС

8. Основные типы приемных оптических систем лидаров.

Приёмные оптические системы лидаров (Light Detection and Ranging) могут быть разных типов, которые зависят от задачи системы. Выделяют сканирующие, доплеровские,

флуоресцентные и спектрометрические системы.

Сканирующие

Используются в лидарах, которые формируют двумерную или трёхмерную картину окружающего пространства. Некоторые особенности таких систем:

Механические вращающиеся лидары. Лазерный модуль (или несколько модулей)

закрепляется на вращающемся блоке, который непрерывно вращается вокруг своей оси.

Благодаря этому лидар «сканирует» пространство по кругу и формирует обзор на 360° по горизонтали.

Лидары со сканирующей оптикой (solid-state scanning). Направление лазерного луча изменяется не за счёт вращения всего корпуса, а с помощью внутренних оптических элементов: зеркал, призм или микро-приводов. Такой подход позволяет сократить количество подвижных частей и сделать конструкцию более компактной, лёгкой и устойчивой к вибрациям.

Доплеровские

Используются в лидарах, которые определяют направление и скорость перемещения воздушных потоков в различных слоях атмосферы. Некоторые особенности таких систем:

Измерение доплеровского сдвига импульсного лазерного излучения, обратно рассеянного на аэрозольных частицах. Скорость ветра определяется по сдвигу частоты отражённого излучения от частиц различного размера.

Сканирующий узел обеспечивает изменение направления оси измерения в заданном режиме, например, по конической траектории. Это позволяет строить трёхмерную картину распределения радиальной скорости и направления движения воздушных масс.

Флуоресцентные

Используются в лидарах, которые регистрируют сигналы лазерно-индуцированной флуоресценции на различных длинах волн. Некоторые особенности таких систем:

Спектроделительный блок в виде дихроичного зеркала и интерференционного фильтра,

разделяющий излучение видимого и инфракрасного диапазонов.

Блок интерференционных фильтров с возможностью попеременной установки фильтров на длинах волн лазерно-индуцированной флуоресценции. Это позволяет регистрировать сигналы флуоресценции на различных длинах волн и обнаруживать в зондируемых объектах органические примеси.

Спектрометрические

Используются в лидарах, где отражённое от объекта исследования излучение собирается приёмной оптической системой и поступает в спектроанализатор. Спектроанализатор выделяет рабочий спектральный диапазон, в котором производятся измерения, и подавляет фоновое излучение (помеху).

Некоторые особенности таких систем:

Пространственный фильтр (например, диафрагма) — уменьшает поле зрения, приближая его к расходимости лазерного передатчика.

Спектральный фильтр — выделяет диапазон спектра, в котором регистрируется рассеянное излучение, и служит для повышения отношения сигнал/шум.

9. Лазерные передатчики, спектроанализаторы и фотодекторы, используемые в лидарах.