Аерозол Лидар

Измервания на аерозолна лидарна система
Аерозолната лидарна система измерва профили на обратно разсейване на аерозол и/или облак при 532 и 1064 nm и деполяризация на аерозол/облак при 532 nm. Профилите на обратното разсейване при тези две дължини на вълната предоставят информация за относителната концентрация и пространственото разпределение на аерозолни/облачни частици. Сравнението на обратното разсейване на аерозол/облак при двете дължини на вълната дава известна индикация за размера на частиците. Измерването на деполяризиращия ефект на частиците (т.е. степента, до която поляризацията на обратно разсеяната светлина от частиците се различава от линейната поляризация на предаваната лазерна светлина) дава индикация за фазата на частиците. UV сигналите се насочват към модула на приемника на arotel, а сигналите 532- и 1064-nm се насочват към модула на приемника на аерозолния лидар. В аерозолния лидарен приемник въртящ се затвор блокира много силните сигнали от близък обхват 532- и 1064-nm, за да намали изкривяването в относително по-слабите сигнали от по-високи височини. Сигналите 532- и 1064-nm се разделят от разделител на дихроичен лъч, а сигналът 532-nm се разделя допълнително на компоненти на ортогонална поляризация с помощта на поляризиращ куб на лъча. Компютърно контролирана полувълнова плоча пред куба на поляризиращия лъч се завърта така, че поляризацията на 532 сигнала да е успоредна и перпендикулярна на поляризацията на предаваните лазерни импулси. Сигналите при двете дължини на вълната и двете 532-nm поляризации се предават към детектори в стелажа за събиране на данни за аерозолен лидар чрез оптични кабели. Всеки оптичен сигнал, 1064-nm общо обратно разсейване и 532-nm паралелно и перпендикулярно поляризирано обратно разсейване, се насочва към два отделни детектора, като 10% отиват към единия детектор и 90% към другия, в ред за по-точно измерване на сигналите в пълния им динамичен диапазон. Възвръщаемостта на 532-nm се измерва с фотоумножителни тръби, а възвръщаемостта на 1064-nm се измерва с лавинни фотодиоди. Поради високите нива на оптичния сигнал, всички данни се получават в аналогов режим, като се използват 12-битови аналогово-цифрови преобразуватели. Инструментът работи както при дневна, така и при нощна светлина, с леко влошаване на качеството на данните през деня.

Измервания на аерозолна лидарна система
Аерозолната лидарна система измерва профили на обратно разсейване на аерозол и/или облак при 532 и 1064 nm и деполяризация на аерозол/облак при 532 nm. Профилите на обратното разсейване при тези две дължини на вълната предоставят информация за относителната концентрация и пространственото разпределение на аерозолни/облачни частици. Сравнението на обратното разсейване на аерозол/облак при двете дължини на вълната дава известна индикация за размера на частиците. Измерването на деполяризиращия ефект на частиците (т.е. степента, до която поляризацията на обратно разсеяната светлина от частиците се различава от линейната поляризация на предаваната лазерна светлина) дава индикация за фазата на частиците. UV сигналите се насочват към модула на приемника на arotel, а сигналите 532- и 1064-nm се насочват към модула на приемника на аерозолния лидар. В аерозолния лидарен приемник въртящ се затвор блокира много силните сигнали от близък обхват 532- и 1064-nm, за да намали изкривяването в относително по-слабите сигнали от по-високи височини. Сигналите 532- и 1064-nm се разделят от разделител на дихроичен лъч, а сигналът 532-nm се разделя допълнително на компоненти на ортогонална поляризация с помощта на поляризиращ куб на лъча. Компютърно контролирана полувълнова плоча пред куба на поляризиращия лъч се завърта така, че поляризацията на 532 сигнала да е успоредна и перпендикулярна на поляризацията на предаваните лазерни импулси. Сигналите при двете дължини на вълната и двете 532-nm поляризации се предават към детектори в стелажа за събиране на данни за аерозолен лидар чрез оптични кабели. Всеки оптичен сигнал, 1064-nm общо обратно разсейване и 532-nm паралелно и перпендикулярно поляризирано обратно разсейване, се насочва към два отделни детектора, като 10% отиват към единия детектор и 90% към другия, в ред за по-точно измерване на сигналите в пълния им динамичен диапазон. Възвръщаемостта на 532-nm се измерва с фотоумножителни тръби, а възвръщаемостта на 1064-nm се измерва с лавинни фотодиоди. Поради високите нива на оптичния сигнал, всички данни се получават в аналогов режим, като се използват 12-битови аналогово-цифрови преобразуватели. Инструментът работи както при дневна, така и при нощна светлина, с леко влошаване на качеството на данните през деня.

Основни принципи на откриване на аерозолен лидар
Основният принцип на откриване на аерозолния лидар е, че след като лазерът, излъчен от лазера в атмосферата, се разпръсне и абсорбира от аерозоли и въздушни молекули, разпръснатият ехо сигнал се получава от астрономическия телескоп и след това фино се разделя, извлича и преобразува в електрически сигналите се получават чрез използване на високоскоростна карта за събиране на данни и се записват. И накрая, чрез обработка на данни и инверсия може да се получи информация за характеристиките на аерозола. Обикновено лидарната система включва три подсистеми: лазерно излъчване, приемане и откриване на сигнал и събиране и обработка на данни. Подсистемата за лазерно излъчване включва лазер и разширител на лъча. Според вида на работния материал лазерите могат да бъдат разделени на твърди, полупроводникови, багрилни и газови лазери; разширителите на лъча могат да разширят лазерното петно, като същевременно правят ъгъла на отклонение по-малък. Подсистемата за приемане на сигнали включва телескопи, апертури, спектроскопи, детектори и др. Често използваните телескопи включват рефлекторни телескопи на Нютон и рефлекторни телескопи на Касегрен; блендата е поставена във фокуса на телескопа, което може да намали фоновия шум в небето и влиянието на многобройните ефекти на разсейване; понастоящем детекторите използват главно лавинни диоди (APD), фотоумножителни тръби (PMT) и устройства със зарядна връзка (CCD) и др.

Сигнал за аерозолно разсейване на аерозолен лидар
Сигналът на аерозолното разсейване е свързан със спектъра на размера на частиците, дължината на вълната, атмосферния индекс на пречупване, концентрацията и т.н. Чрез измерване на ехо сигнали в различни ленти могат да се получат аерозолни оптични свойства, като коефициент на екстинкция, коефициент на обратно разсейване, радарно съотношение (LR) , аерозолна оптична дълбочина (AOD), индекс на дължина на вълната и т.н. Коефициентът на аерозолна екстинкция и коефициентът на обратно разсейване са два неизвестни параметъра на лидарното уравнение. Колкото по-голям е коефициентът на обратно разсейване, толкова по-силна е способността за разсейване на частиците в атмосферата и обратно. Има много фактори, които влияят на коефициента на обратно разсейване, като концентрация на частици и радиус на частиците, и връзката между тях е сложна. Коефициентът на аерозолна екстинкция отразява способността за аерозолна екстинкция. Индексът на дължината на вълната на Ångström е важен параметър, измерващ разпределението на размера на частиците, разпръскващи метър. Стойността на индекса на дължината на вълната обикновено е в диапазона {{0}}.0, което е тясно свързано с размера на аерозола, разкривайки зависимостта на екстинкцията от дължината на вълната на падащата светлина. Когато радиусът на аерозолната частица е голям в сравнение с дължината на вълната на падащия лазер.

Аерозолният лидар е надежден инструмент за активно дистанционно откриване на атмосферни аерозоли
Lidar е надежден инструмент за активно дистанционно откриване на атмосферни аерозоли. Представени са структурният дизайн, спецификациите, кампанията за наблюдение и принципът на откриване на. За да се гарантира точността и надеждността на данните за наблюдение на лидара, се предлага съдържанието на калибриране и методите на лидара, включително корекцията и залепването на оригиналните данни, колимацията на предавателната и приемащата оптична ос, тестването на наситеността на сигнала, корекцията на молекулярното Релеево напасване и определянето на коефициента на корекция на коефициента на деполяризация. Резултатите от засичането показват надеждността на лидара, който може ефективно да получи времевите и пространствени характеристики на промяна на мъглата. Профилите на коефициента на аерозолно изчезване, потенциалната температура и относителната влажност могат да се използват ефективно за анализиране на дебелината на мъглата и влиянието на относителната влажност върху аерозолните частици. Данните от монитора за качество на въздуха показват, че pm10 е основният замърсител и съотношението на pm2,5/pm10 е в отрицателна корелация с относителната влажност. Времето и климатът се влияят от взаимодействията аерозол-радиация и аерозол-облак. Директният климатичен ефект на аерозолите е да повлияят на баланса на радиацията земя-атмосфера чрез разсейване и поглъщане на слънчевата радиация, като по този начин влияят върху изменението на климата. И косвеният климатичен ефект на аерозолите е да действат като кондензационно ядро ​​на облаците, което променя оптичните свойства на облаците, количеството на облаците и продължителността на живота на облаците и след това засяга радиационния баланс земя-атмосфера. В заключение, атмосферните аерозоли имат важно въздействие върху времето, климата, жизнената среда и човешкото здраве.