Page 95 - XXIII Konferencja Automatyków Rytro 2019

Wysłana wiązka

Optyczny
układ
nadawczy

Laser
Detektor

Echo
Telseskop

Komputer

Rys 5. Schemat ideowy LIDARA
Położenie źródła rozproszenia wiązki laserowej odczytuje się przez pomiar czasu od momentu jej
wysłania do powrotu światła rozproszonego. Natężenie powracającej wiązki zależy od stężenia
czynnika powodującego jej rozproszenie i opisane jest równaniem lidarowym, które wiąże sygnał
lidarowy z parametrami atmosfery [10]

&' ) -*∫ /(0)10
2
(
(") = # +("), 3
!
$ %
2 " *
gdzie: P k(r) – moc padająca na detektor, C 1 – parametr systemu lidarowego, P p – moc emitowanego
impulsu, c – prędkość światła, t i – czas trwania impulsu, A – powierzchnia apertury odbiorczej, β(r) –
współczynnik rozpraszania, γ(r) – współczynnik osłabienia wiązki (ekstynkcji).
Na rynku dostępne są następujące typy lidarów:

‒ rozproszeniowe (jedno i wieloczęstotliwościowe),
‒ absorpcji różnicowej DIAL (Differential Absorption Lidar), które są wykorzystywane do
selektywnego wykrywania zanieczyszczeń atmosfery,
‒ fluorescencyjne zwane FLIDAR (Fluorescence Lidar) o bardzo szerokim spektrum zastosowań,
‒ koherentne zwane dopplerowskimi do mierzenia szybkości wiatru,
‒ Ramana do selektywnego wykrywania gazów o zasięgu do kilkuset metrów.

W badaniach zanieczyszczeń atmosfery, mających na celu selektywne wykrywanie obecności
i określanie koncentracji substancji gazowych najbardziej rozpowszechniony jest lidar absorpcji
różnicowej, którego schemat działania przedstawia rys. 6. Wykorzystuje on dwie wiązki laserowe (λ 1,
λ 2) o różnej długości fali: główną i odniesienia, dostrojonych w taki sposób, aby wiązka główna
absorbowała w maksymalnym stopniu określoną substancję gazową, natomiast wiązka odniesienia
w stopniu minimalnym. Sygnały echa obu fali mierzone są równocześnie w funkcji odległości.
W przypadku braku cząsteczek gazu absorbującego natężenie promieniowania odbitego przez obie
fale będzie podobne, natomiast w przypadku pojawienia się substancji absorbującej natężenie

Tadeusz Skubis, Współczesne systemy pomiarowe parametrów środowiska. str. 7
XXIII KONFERENCJA AUTOMATYKÓW RYTRO 2019 POLITECHNIKA ŚLĄSKA