Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 35, номер 09, статья № 10

Разенков И. А. Анализ технических решений при проектировании турбулентного лидара. // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 09. С. 766–776. DOI: 10.15372/AOO20220910. PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Определены проектные характеристики турбулентного лидара, влияющие на его термомеханическую стабильность. Дано сравнительное описание двух различных конструкций, в которых реализованы разные подходы при выборе приемопередающей оптики, детекторов приемника, организации системы температурного контроля для стабилизации оптической скамьи лидара. Предложена схема моделирования лидарного приемопередатчика, включающая расчет смещений оптических элементов относительно базовых точек на оптической скамье и трассировку лучей от лазера в атмосферу и обратно. Рассмотрено влияние температурного градиента между противоположными сторонами оптической скамьи на работу приемных каналов. Представлены результаты экспериментального исследования лидаров на устойчивость к изменению температуры. Сформулированы рекомендации по улучшению конструкции турбулентного лидара.

Ключевые слова:

турбулентный лидар, атмосферная турбулентность, эффект увеличения обратного рассеяния, термомеханическая стабильность, температурные деформации

Список литературы:

1. Виноградов А.Г., Гурвич А.С., Кашкаров С.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. «Закономерность увеличения обратного рассеяния волн». Свидетельство на открытие № 359. Приоритет открытия: 25 августа 1972 г. в части теоретического обоснования и 12 августа 1976 г. в части экспериментального доказательства закономерности. Государственный реестр открытий СССР // Бюлл. изобретений. 1989. № 21.
2. Кравцов Ю.А., Саичев А.И. Эффекты двукратного прохождения волн в случайно неоднородных средах. // Успехи физических наук. 1982. Т. 137, вып. 3. С. 501–527.
3. Разенков И.А., Банах В.А., Надеев А.И. Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере: Пат. 153460. МКП, G01S 17/95. Разенков И.А., Банах В.А., Надеев А.И.; Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. № 2014149951/28; Заявл. 10.12.2014; Опубл. 20.07.2015. Бюл. № 20.
4. Разенков И.А. Турбулентный лидар. I. Конструкция // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 41–48; Rаzenkov I.А. Turbulent lidar: I – Design // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 273–280.
5. Разенков И.А. Эвристический подход к определению структурной характеристики показателя преломления по данным турбулентного лидара // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 3. С. 195–204.
6. Разенков И.А. Перспективы применения турбулентного УОР-лидара для исследования пограничного слоя атмосферы. // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 1. С. 26–35. DOI: 10.15372/AOO20210104.
7. Lidar: Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere / Claus Weitkamp (ed.). Berlin: Springer, 2005. 443 p.
8. Kovalev V.A., Eichinger W.E. Elastic Lidar: Theory, Practice, and Analysis Methods. USA: Wiley-IEEE, 2004. 616 p.
9. Савиных В.П., Соломатин В.А. Оптико-электронный системы дистанционного зондирования. М.: Машиностроение, 2014. 432 с.
10. McManamon P. Field Guide to Lidar. USA: SPIE Press Book, 2015. V. FG36. 152 p.
11. Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. М.: Мир, 1964. 520 с.
12. Климакова Л.А., Половый А.О. Возможности использования углепластиков в термостабильных структурах прецизионных конструкций // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2008. № 2. С. 22–28.
13. Razenkov I.A., Banakh V.A., Gorgeev E.V. Lidar “BSE-4” for the atmospheric turbulence measurements // Proc. SPIE. N 10833. 2018. DOI: 10.1117/12.2505183.
14. Разенков И.А., Надеев А.И., Зайцев Н.Г., Гордеев Е.В. Ультрафиолетовый турбулентный лидар УОР-5 // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33, № 4. С. 289–297; Razenkov I.A., Nadeev A.I., Zaitsev N.G., Gordeev E.V. Turbulent UV Lidar BSE-5 // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 4. P. 406–414.
15. Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере: Пат. 165087. Россия, МКП, G01S 17/95. Разенков И.А., Банах В.А.; Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. № 2016117721/28; Заявл. 04.05.2016; Опубл. 10.10.2016. Бюл. № 28.
16. Аэрозольный турбулентный лидар: Пат. 208927. Россия, МКП, G01S 17/95. Разенков И.А., Надеев А.И.; Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. № 2021130316; Заявл. 19.10.2021; Опубл. 24.01.2022. Бюл. № 3.
17. Newport. USA, 2022. URL: http://www.newport.com (last access: 23.03.2022).
18. Zemax: An Ansys Company. USA, 2022. URL: http:// www.zemax.com (last access: 23.03.2022).
19. Thorlabs. USA, 2022. URL: http://www.thorlabs.com (last access: 23.03.2022).