Оборудование
МАЛОГАБАРИТНЫЙ АЭРОЗОЛЬНО-РАМАНОВСКИЙ ЛИДАР «ЛОЗА-М2»
Назначение: Лидар ЛОЗА-М2 предназначен для дистанционного зондирования атмосферы, определения положения и движения аэрозольных слоев и оптически плотных образований, такие как облака и промышленные загрязнения.
Области применения
Экологический контроль промышленных выбросов и смоговых загрязнений, картирование дымовых шлейфов, изучение динамики атмосферных аэрозольных слоев.
Основные возможности лидара
Определение положения аэрозольных слоев на дальности от 50 м до 12 км (ночью – до 30 км) с пространственным разрешением 3-12 м. Определение оптической толщи всей атмосферы в ночное время.
Технико-экономические преимущества
Использование сигналов упругого и рамановского рассеяния на нескольких длинах волн позволяет восстанавливать оптические параметры аэрозоля – коэффициенты ослабления и обратного рассеяния, а при специальной калибровке – массовую концентрацию аэрозолей в промышленных выбросах.
Технические характеристики лидара:
Лазер LS-2135:
Энергия на длинах волн, мДж: 1064 нм 340
532 нм 170
Длительность импульса, нс 10-12
Частота повторения импульсов, Гц 10
Расходимость пучка, мрад 2,5
Диаметр пучка, мм 8
Стабильность энергии, % ±3
Оптическая приемная система:
Диаметр основного телескопа, мм 250
Фокусное расстояние, мм 1000
Диаметр приемника ближней зоны, мм 50
Фокусное расстояние, мм 200
Поле зрения телескопа, мрад 1,5
Ширина полосы фильтров, нм 2-4
Аналого-цифровой преобразователь Ла-н20-12PCI
Число аналоговых входов 2
Входное сопротивление, Ом 50
Диапазоны входного напряжения,В ±2, ±1, ±0,4, ±0,2
Разрешение, бит 12
Максимальная частота дискретизации, МГц 50
Счетчик импульсов PhCount-2
Число каналов 2
Скорость счета, МГц 100
Пространственное разрешение, м 1,5
Входное сопротивление, Ом 50
Подключение к компьютеру USB 2.0
Условия эксплуатации:
Температура, °С 0-40
Влажность, % 20-80
Принцип действия лидара.
Импульсное излучение лазера, работающего на двух длинах волн 1064 нм и 532 нм, посылается в атмосферу. Обратно рассеянное атмосферными аэрозольными слоями излучение принимается зеркальным телескопом и регистрируется фотоприемниками. Время прихода рассеянного излучения позволяет определять расстояние до аэрозольного слоя, а интенсивность излучения пропорциональна концентрации аэрозоля. Кроме упругого рассеяния на исходных длинах волн, в рассеянном излучении регистрируется линия комбинационного рассеяния (КР) молекулярным азотом, которая (поскольку вертикальное распределение N2 известно) используется как калибровочный сигнал при восстановлении оптической толщины аэрозольных слоев.
Рис. 2. Оптическая схема лидара
Оптическая схема лидара
Излучатель лидара состоит из лазера LS2135 (1) (LOTIS-TII, Беларусь), работающего на двух длинах волн 1064 нм и 532 нм. Излучение расширяется ахроматическим трехлинзовым коллиматором (2), позволяющим уменьшить угол расходимости пучка до 0.5 мрад. Основной приемный телескоп (3) системы Кассегрена (диаметр зеркала 250 мм, фокусное расстояние 1м) используется для приема излучения из дальней зоны, а внеосевая парабола (4) (диаметр 50мм, фокус 200мм) – из ближней зоны на расстояниях до 1.5 км. В фокусе основного телескопа установлена диафрагма (5), ограничивающая поле зрения величиной 1 мрад. Излучение от приемника ближней зоны подается в эту же точку с помощью световода (6). Зеркальный обтюратор (7) вращается с частотой 10 Гц, синхронизованной с частотой вспышек лазера, и позволяет по очереди подавать в фотоприемный канал излучение, принятое обоими телескопами. Линза (8) формирует параллельный пучок диаметром 16 мм.
Разделение принятого излучения по длинам волн производится с помощью интерференционной оптики. Первое дихроичное зеркало (9) пропускает ИК излучение (1064 нм), и отражает излучение видимого диапазона. ИК излучение проходит через интерференционный фильтр (ИФ) (10) и принимается фотоприемным модулем ЛФД-30956-ТЕ (производство Института физики НАНБ, Беларусь) (11), в состав которого входят лавинный фотодиод C30956Е-ТС (PerkinElmer), предварительный усилитель и источник питания.
Дихроичное зеркало (12) пропускает излучение 607 нм, которое через ИФ (13) и фильтр (14), дополнительно обрезающий излучение 532 нм, попадает на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) (15) типа H7155-21 (Hamamatsu), работающий в режиме счета фотонов. Отраженное от зеркала (12) излучение 532 нм проходит через ИФ (16) и делится стеклянной пластинкой (17) в соотношении 1:20 на два ФЭУ: ФЭУ-84 (18), работающий в токовом режиме и H5783P (Hamamatsu), работающий в режиме счета фотонов.
Основные узлы лидара (Лазер, телескоп, коллиматор) крепятся на раме, вращающейся в креплении поворотного устройства. Снаружи приемо-передающий блок закрывается термоизолирующим кожухом. Бленды служат для устранения солнечной засветки.