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鐳射測距儀在雲高儀中的實現

  • 由 鐳射測距儀昕銳 發表于 動作武俠
  • 2023-02-07
簡介當鐳射從大氣進入雲層時 ,在雲的邊界處發生強烈的散射作用 ,一些後向散射訊號將被測雲儀器的接收系統所探測到 ,並轉化為電訊號 ,經過資訊處理系統計算 ,即可得出包括雲底高度在內的各種雲層的特性資訊

為什麼近紅外受散射比較弱

測雲原理

在現代氣象測距儀器中主要使用脈衝鐳射測距技術 ,當鐳射在低空大氣中傳播時 ,與大氣氣溶膠粒子相比較 ,大氣分子對鐳射束的散射是相當弱的 ,因此 ,應主要考慮氣溶膠粒子對鐳射光速的散射作用。

鐳射測距儀在雲高儀中的實現

雲是由小水滴或冰晶凝結而成的粒子 ,它是一種特殊的氣溶膠粒子 ,對鐳射光束的散射更加強烈 ,鐳射雲高儀就是利用雲的這種散射特性來測量雲高的。

當鐳射從大氣進入雲層時 ,在雲的邊界處發生強烈的散射作用 ,一些後向散射訊號將被測雲儀器的接收系統所探測到 ,並轉化為電訊號 ,經過資訊處理系統計算 ,即可得出包括雲底高度在內的各種雲層的特性資訊。

後向散射訊號的強弱與發射鐳射的功率、雲底高、雲狀和接收系統的效能相關。通常情況下 ,探測較高的雲層 ,鐳射飛行的距離就遠 ,接收機收到的後向散射訊號就越弱 ,這樣 ,透過計算得出的雲底高度就越大。反之亦然。

半導體鐳射雲高儀

鐳射測距儀在雲高儀中的實現

半導體鐳射雲高儀是近年發展起來的 ,它的發射單元採用固態的近紅外鐳射二極體 ,接收單元一般採用量子效率很高的雪崩二極體,資訊處理模組採用數字訊號處理技術,光學單元設計獨特,因而成為當前研究的一個熱點領域。

芬蘭 Vaisala 公司生產的雲高儀 CL31 就是典型的半導體鐳射雲高儀 ,它採用 In-GaAs 半導體脈衝鐳射二極體作為鐳射光源 ,鐳射波長為 905nm,接收探測器採用雪崩光電二極體(APD),先進的增強型單鏡頭設計 ,確保了從地面零米起的極佳測量效能。

結論

鐳射測距技術的應用領域日益廣泛 ,技術不斷成熟與完善 , 新的應用產品層出不窮 ,這在氣象測距儀器中也越來越能體現出來 ,包括航空、航海等常用的各種測能見度儀、雲高儀等。

鐳射測距儀在雲高儀中的實現

採用固態的近紅外鐳射二極體和 DSP 技術結合 ,再加上獨特的光學鏡頭設計 ,促使鐳射雲高儀朝著小型化、解析度高、監測連續性好的方向發展 ,可以相信鐳射測距技術在氣象探測儀器中應用會來越廣泛。

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