Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 198-206
Нефелометр обратного рассеяния, использующий прямоугольный фрагмент лазерного импульса
Г.П. Арумов
1 , А.В. Бухарин
1 , А.В. Тюрин
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 20.05.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-3-198-206
Представлена коаксиальная схема зондирования, которая является основой для импульсного лидара и нефелометра. В идеальной схеме зондирования угловой размер пучка и поля зрения равны для любого расстояния. Режим нефелометра использует фрагмент прямоугольного лазерного импульса. Время регистрации фотоотсчетов приемником (строб) равно длительности лазерного импульса. Зависимость отношения обратного сигнала в режиме нефелометра к полному сигналу обратного рассеяния для режима лидара линейно зависит от расстояния. Это дает возможность определить глубину зондирования в рассеивающей среде. Эффективность использования лазерного излучения в режиме нефелометра значительно выше, чем для импульсного лидара. Это позволяет выбрать практически безопасный для глаз лазер для дистанционного зондирования атмосферы на высотах от от нескольких сотен метров до нескольких километров. Калибровка с помощью стандартной рассеивающей поверхности может быть сделана на расстояниях, сравнимых с длиной ближней зоны лидара с минимальным использованием аттенюаторов. Оптимальное значение для коэффициента экстинкции αopt может быть выбрано с точки зрения длительности лазерного импульса τ как αopt =2/cτ, где c – скорость света. Моделировалась регистрация в основной строб фотонных импульсов от предыдущих лазерных импульсов. Показано, что вклад в сигнал обратного рассеяния от предыдущих лазерных импульсов составляет менее 20% от сигнала обратного рассеяния для основного лазерного импульса.
Ключевые слова: однопозиционная схема, коаксиальная схема, дистанционное зондирование, коэффициент обратного рассеяния, коэффициент экстинкции, диодный лазер, геометрический форм-фактор, нефелометр, лидар, рассеяние, калибровка, аттенюатор
Полный текстСписок литературы:
- Арумов Г.П., Бухарин А.В., Блих Ю.М. Сравнение режимов работы лидара-нефелометра для измерения коэффициента обратного рассеяния // Труды МФТИ. 2014. Т. 6. № 3. С. 114–121.
- Арумов Г.П., Бухарин А.В., Ерохин Н.С. Анализ метода восстановления размеров и концентрации аэрозоля по данным дистанционного зондирования рассеивающих сред двухпозиционными системами // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. Вып. 1. C. 324–329.
- Арумов Г.П., Бухарин А.В., Тюрин А В. Режим нефелометра обратного рассеяния в задаче определения лидарного отношения на открытых трассах зондирования с использованием аппаратной коррекции обратного сигнала // Тринадцатая Международная научно-техническая конференция “Оптические методы исследования потоков”. Москва. МЭИ. 29 июня – 03 июля 2015 г. Сборник статей. С. 231–239.
- Першин С.М., Бухарин А.В., Линкин В.М., Макаров В.С. Калибровка аэрозольного лидара с квантовым счетчиком и регистрация атмосферных неоднородностей // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 4. С. 538–547.
- Bukharin A.V. Method for measurement of beam lateral distortions with two-position sensing schemes // Physics of Vibrations. 2001. Vol. 9. No. 4. P. 246–255.
- Measures R.M. Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications. New York: Wiley, 1983. P. 912
- Klett D. Stable analytical inversion solution for processing lidar returns // Appl. Opt. 1981. Vol. 20. No. 2. P. 211–220.