ЛЕК Устр и действ / Устройство и действие Л-15
.pdf«Устройство и действие лазерных систем»
Лекция 15:
Лидары в системах дистанционного зондирования атмосферы
Основные задачи, стоящие перед оптическими системами для проведения дистанционного зондирования атмосферы.
Чрезвычайные ситуации |
Экология мегаполисов |
Пожары, взрывы, опасные |
NOX, SOX, NH3, фреоны, |
выбросы на АЭС и |
углеводороды, аэрозоли |
|
|
химических заводах |
|
Общая метеорология |
Задачи, |
Общая экология |
|
Ветер, атмосферная |
Распределение тропосферного |
||
решаемые |
|||
турбулентность, облака, |
и стратосферного озона, |
||
влажность воздуха |
лидарами |
аэрозоли, озонно-аэрозольная |
|
|
корреляция, CO2 |
||
|
|
Военные действия с возможным применением химического оружия
CL2, NH3, органофосфаты
Методы диагностики
Дистанционные
Пассивные
ИК – Фурьеспектрометрия
(ПРХДД-2)
Многоспектральна я видеосъемка
Активные
Аэрозольное рассеяние «ДАЛЬ»
Дифференциальное рассеяние и поглощение МЛК, «Смуглянка – 1 ЛС»
Флуоресценция
Контактные
ГСА 11
АСП
Полевые
лаборатории
Основные характеристики дистанционных и контактных методов мониторинга
|
Дистанционные методы |
Контактные методы |
|
|
|
Скорость |
< 2 минут (зависит от |
~ |
детектирования |
сектора ответственности) |
|
|
|
|
Скорости |
~ 30 сек. (при накоплении |
1 -15 минут |
идентификации |
10 импульсов на каждой |
|
|
из 60 линий генерации |
|
|
СО2 лазера) |
|
|
~ 10 сек при ЛИФ анализе |
|
|
|
|
Контролируемая |
До 700 км2 |
~ |
площадь |
|
|
|
|
|
Чувствительность |
До 10-2 – 10-3 мг/м3 * |
До 10-3 – 10-4 мг/м3 |
используемых методов |
|
|
|
|
|
Номенклатура |
ОВ, СДЯВ, БС |
ОВ, СДЯВ, БС |
диагностируемых |
|
|
веществ |
|
|
|
|
|
Количество человек |
2 – 3 |
Разведывательный |
разведывательного |
|
наряд из 10 – 15 |
наряда |
|
человек. |
|
|
|
Возможности детектирования химического и биологического заражения дистанционными методами
Химические ОВ |
Биологические средства |
Аэрозоль |
||
|
|
|
|
|
Паровая фаза |
Аэрозольная |
Детектирование |
Идентификация |
|
фаза |
|
|||
|
|
|
|
|
CO2 ДПР
CO2 (2-ая и 3-тья гармоники) ДПР
ИК Фурье-спектрометрия
Многоспектральная спектрометрия
Лазерно-индуцированная флуоресценция (ЛИФ)
Дальний ИК (12-25 микрон)
Рамановское рассеивание
Многодлиноволновой лидар
Доказано
Возможно, требуются дополнительные исследования
Ограниченно
Нет информации
Дистанционные методы диагностики
Пассивные |
Активные |
|
+ |
+ |
|
• чувствительность, дальность |
||
• чувствительность |
||
•селективность, возможность определения как |
||
• высокая селективность, компактность |
||
паровой так и аэрозольной фазы ОВ |
||
- |
||
- |
||
•нет информации о дальности |
||
•Ограниченный спектральный диапазон |
||
•зависимость от состояния окружающей |
||
|
||
среды. |
|
Из рассмотренных выше задач, можно кратко сформулировать основные функциональные возможности, которыми должна обладать оборудование для дистанционного мониторинга:
Детектирование |
|
Идентификация и оценка |
« » |
|
Картографирование
Слежение
Обоснование основных направлений комплексных исследований
атмосферы с помощью лидарной техники
Аэрозольный
лидар
Рамановский лидар
Типы
лидаров
DIAL
Флуоресцентный
лидар
Доплеровский |
Поляризационный |
лидар |
лидар |
Обоснование основных направлений комплексных исследований атмосферы с помощью лидарной техники
Лазеры |
Аэрозольный лидар (многодлинноволновый) |
|
1 |
|
1, 2 ... n |
|
2 |
… |
|
|
n |
Фильтры |
|
|
ФЭУ |
… |
Телескоп |
|
|
|
1 |
2 |
n |
•Спектральная прозрачность атмосферы
•Детектирование аэрозольных облаков
•Определение размера аэрозолей
Обоснование основных направлений комплексных исследований атмосферы с помощью лидарной техники
Поляризационный лидар
Лазер
Поляризационная призма
ФЭУ
Телескоп
• Определение формы аэрозольных частиц