Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống LIDAR ứng dụng trong đo đạc các thông số khí quyển

115 1.3K 4
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống LIDAR ứng dụng trong đo đạc các thông số khí quyển

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ BỘ QUỐC PHỊNG CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.01/06-10 “NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG” _ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG LIDAR ỨNG DỤNG TRONG ĐO ĐẠC CÁC THƠNG SỐ KHÍ QUYỂN” Mà SỐ: KC.01.21/06-10 Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Thế Hiếu Cơ quan chủ trì: Viện Điện tử, Viện Khoa học Cơng nghệ Qn sự, Bộ Quốc phịng 8692 HÀ NỘI, 2010 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHỊNG CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.01/06-10 “NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG” _ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG LIDAR ỨNG DỤNG TRONG ĐO ĐẠC CÁC THƠNG SỐ KHÍ QUYỂN” Mà SỐ: KC.01.21/06-10 Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài PGS TS Nguyễn Thế Hiếu Chủ nhiệm chương trình GS TS Nguyễn Thúc Hải Bộ Khoa học Công nghệ MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN ……… ………………… ……….…….………………5 1.1 Tổng quan LIDAR khả ứng dụng ……… … … …………….5 1.1.1 Sơ lược LIDAR….………………………………… …… ……………5 1.1.1.1 Khái niệm LIDAR………………………………….……………… … 1.1.1.2 Ưu điểm LIDAR so với không ảnh viễn thám…… …….… 1.1.2 Khả ứng dụng LIDAR………………… …………………….… 1.1.2.1 Khả ứng dụng công nghệ LIDAR 1.1.2.2 Nhu cầu sử dụng LIDAR không ảnh ……… ……………….….13 1.1.2.3 Kết hợp không ảnh LIDAR ……………………… ……………….15 1.2 Ứng dụng LIDAR đo đạc thông số khí … ………….… 16 1.2.1 Nguyên lý hoạt động LIDAR đo đạc thơng số khí ….……16 1.2.2 Nghiên cứu LIDAR đo đạc thơng số khí giới……… 25 1.2.3 Nghiên cứu ứng dụng LIDAR Việt Nam ……………….……… … 28 1.2.3.1 LIDAR thống kê dự đoán triều cường ………….……….……29 1.2.3.2 Nghiên cứu sol khí kỹ thuật LIDAR 30 1.3 Kết luận 31  PHẦN II: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LIDAR ĐỂ ĐO ĐẠC CÁC THƠNG SỐ KHÍ QUYỂN………………………….………………………… 32 2.1 Yêu cầu chung giải pháp xây dựng hệ thống ………….…………… … 32 2.2 Xây dựng cấu trúc hệ thống …………………………….…………… …….33 2.2.1 Cấu trúc hệ thống phát …………………………… ………….………… 33 2.2.2 Cấu trúc hệ thống thu …………………………… …………………… 34 2.2.3 Các loại detector dùng cho thu tín hiệu LIDAR………….……………… 37 PHẦN III: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG LIDAR 39 3.1 Hệ máy phát Laser YAG-Nd BRILIANT Hệ thống LIDAR ….…….….39 3.1.1 Đặc tính kỹ thuật hệ Laser YAG-Nd BRILIANT ………….…….……39 3.2 Lắp đặt hiệu chỉnh hệ thống LIDAR ………………………………….….43 3.2.1 Gá lắp tinh chỉnh cho hệ máy phát laser………………………….…… 43 3.2.1.1 Sơ đồ thiết kế hệ máy phát laser ……………………………….……43 3.2.1.2 Một số thiết bị, linh kiện hệ gá lắp tinh chỉnh hệ thống phát …… 45 3.2.2 Hệ thu tín hiệu LIDAR…………………………………………………… 47 3.2.2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thu tín hiệu LIDAR ……………………….……….47 3.2.2.2 Thiết kế bàn quang học cho hệ thống LIDAR ………………….……… 51 3.2.2.3 Giá đỡ kính viễn vọng ………………………………………………… 53 3.2.2.4 Giá đỡ hệ quang học kính viễn vọng ……………………………… 55 3.2.2.5 Một số hệ gá lắp quang xác cho hệ thống thu …………………56 3.3 Hệ xử lý tín hiệu hệ thống LIDAR…………………………………… 59 3.3.1 Phần mềm thu nhận xử lý tín hiệu chế độ đo tương tự ………… 60 3.3.1.1 Phần mềm thu nhận xử lý tín hiệu đo tương tự ………………………63 3.3.2 Phần mềm thu nhận xử lý tín hiệu chế độ đếm Photon….……… 66 3.3.2.1 Đếm Photon thông qua xử lý tín hiệu tán xạ Raman Nitơ …….… ……66 3.3.2.2 Thuật tốn thu nhận xử lý tín hiệu chế độ đếm Photon …….… ……68 3.3.2.3 Phần mềm thu nhận xử lý tín hiệu chế độ đếm Photon …….……… 69 Kết Luận…………………………………………………………………….…… 70 PHẦN IV: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG LIDAR ………….….…… 71 4.1 MỞ ĐẦU ……………………………………………………………….……71 4.2 Nội dung thử nghiệm ……………………………………………….……… 72 4.2.1 Địa điểm thử nghiệm……………………………………………………….72 4.2.2 Thời gian thử nghiệm 4.2.3 Điều kiện thời tiết thực thử nghiệm 4.3 Thiết bị sử dụng thử nghiệm gồm: ……………………….……………72 4.4 Lắp đặt hiệu chỉnh hệ thu tín hiệu LIDAR ……………………….………74 4.5 Hiệu chỉnh Hệ thống LIDAR ……………………………………….……….74 4.6 Kết thử nghiệm Hệ thống LIDAR thu ban ngày………………… 76 4.7 Kết thử nghiệm Hệ thống LIDAR thu ban ngày ……….………….85 4.8.Tính tốn thơng số khí trẻn sở số liệu LIDAR đo được… 91 4.8.1.Phương pháp tính tốn thơng số khí …….…… … 91 4.9 Kết luận ………………………………………………………………………97 V KẾT LUẬN CHUNG……………………………………………………… 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………… 103                             DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt A ADC Analog Digital Converter Bộ biến đổi tương tự - số ALS Airborne Laser Scanner Máy quét Laser máy bay APD Avalanche Photodiode Photodiode thác lũ B BCH Laser Resonator Buồng cộng hưởng BFL Back Focus Length Độ dài tiêu cự ngược C CGU Cooling Group Unit Khối làm lạnh D DEM Digital Elevation Model Mơ hình số địa hình DSM Digital Surface Model Mơ hình số bề mặt E EFL Effective Focus Length Độ dài tiêu cự hiệu dụng G GIS Geologic Infomation System Hệ thống thông tin địa lý GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu H HABH Second Harmonic Generator Hòa âm bậc hai L LBE Laser Beam Expander Bộ mở rộng chùm tia laser LIDAR Light Detection And Ranging Dị tìm đo khoảng cách sóng ánh sáng M MCP Multichannel Plates Đĩa đa kênh O OPO Optical Parametric Generator Máy phát thông số quang học P PCC PMT Bộ phận làm lạnh Photomultiplier Tube PPC PSU Ống nhân quang điện Buồng làm lạnh Power Supply Unit Khối nguồn điện nuôi R RC Remote Control Box Hộp điều khiển xa S SHG Second Harmonic Generator Bộ phát hòa âm bậc hai SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu nhiễu T TEM Transverse Electromagnetic Modes Các mode điện từ trường ngang THG Third Harmonic Generator Bộ phát hòa âm bậc ba MỞ ĐẦU Sự hình thành đề tài Biến đổi khí hậu tồn cầu vấn đề nhân loại Chúng ta phải hứng chịu thay đổi khó dự đốn mức độ thiệt hại thiên tai ngày tăng Việt Nam nằm vành đai nhiệt đới gió mùa có tần suất mật độ bão, áp thấp nhiệt đới… cao Mặc dù Đảng Nhà nước có nhiều biện pháp vĩ mơ chia sẻ đồng lịng đồng bào nước, thiệt hại cho kinh tế xã hội thiên tai nước ta năm gần lớn ảnh hưởng lâu dài Vì việc đánh giá dự đốn thiên tai vấn đề sống cịn mang tính quốc gia khu vực Mặt khác, ô nhiễm môi trường Việt Nam vấn nạn Chúng ta sống môi trường bị ô nhiễm cao bụi khí thải, thị khu công nghiệp Trong Việt Nam nước phát triển, chưa bắt kịp tiêu chuẩn môi trường sống số nước phát triển việc tìm giải pháp đề đánh giá giúp nhà hoạch định có sở để cải thiện môi trường cần thiết Gần vào 1/11/2010, Hội nghị viễn thám châu Á lần thứ 31 diễn Trung tâm Hội nghị Quốc gia (Mỹ Đình – Hà Nội) Tại đây, nhà khoa học Việt Nam giới, chủ yếu từ nước châu Á Bắc Mỹ, bàn chia sẻ kinh nghiệm học hỏi lẫn công nghệ tiên tiến viễn thám, không lĩnh vực thảm họa thiên nhiên mà hoạt động kinh tế khác Nhờ ứng dụng kết hợp công nghệ đại giới nay, nhiều giải pháp khoa học kỹ thuật mang lại cho người khả ứng dụng hiệu quả, đem lại nguồn lợi nhiều mặt cho cộng đồng LIDAR thành tựu Việc sử dụng kỹ thuật quang phổ, điện tử, công nghệ thông tin cho phép ứng dụng LIDAR để đo đạc đặc trưng vật lý khí theo khơng gian thời gian với độ phân giải cao LIDAR hệ thống mang tính lưỡng dụng, ban đầu chủ yếu phát triển nước tiên tiến dùng mục đích qn sự, sau phát triển sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân khác [2, 3, 4, 5, 6] Gần đây, LIDAR trở thành công cụ khơng thể thiếu để nghiên cứu vật lý khí Radar LIDAR đưa dự báo xác Khơng giống Radar bình thường, LIDAR có khả đo nhiều loại gió khơng có loại hạt nào, chẳng hạn nước Bên cạnh đó, hệ thống LIDAR có độ phân giải cao hơn, ổn định so với Radar có khả tạo hình ảnh chiều Ngồi ra, tượng khí như: sóng trọng lực, phân bố nhiệt độ tầng khí quyển, quan trắc mơi trường xác định mật độ bụi, son khí (aerosol), ozon hay loại khí thải độc hại gây nhiễm như: thủy ngân, SO2, NO2, Benzen… phát hiện, đo đạc đánh giá LIDAR Hiện nay, nước tiến tiến Pháp, Mỹ, Đức, Nga, Trung Quốc, Italia, Canada, Đài Loan, Belarus tiến hành chế tạo nhiều hệ thống LIDAR để nghiên cứu khí Trong quân sự, LIDAR dùng để phát khí độc máy bay tàng hình LIDAR phát hạt lơ lửng không khí tiến hành phân loại chúng Quân đội Mỹ tiến hành nghiên cứu sử dụng LIDAR phát tác nhân hoá học sinh học, nhằm báo động sớm cơng vũ khí hố học sinh học Trong hàng không dân dụng quân sự, LIDAR dùng để phát biến đổi luồng gió, đo đạc độ cao trần mây, tầng mây theo độ cao để bảo đảm cho hoạt động an tồn bay Cục Khí Đại dương với Công ty Hàng không Michigan (Mỹ) xây dựng thử nghiệm hệ thống theo dõi thời tiết LIDAR mặt đất máy bay Hệ thống cho phép giám sát chuyển động hệ thống thời tiết lớn dự đoán dịng khí chúng Từ đưa dự báo thời tiết trước bảy ngày với độ xác khơng dự báo trước hai ngày Bên cạnh đó, Đài Loan có hai hệ ứng dụng LIDAR để đo đạc, nghiên cứu phân bố nhiệt độ khí quyển, vật lý mây tầng cao, son khí bụi có nguồn gốc sinh học cháy rừng, canh tác nông nghiệp Một số trung tâm nghiên cứu môi trường khu vực Đông Á liên kết hệ thống LIDAR thành mạng lưới nghiên cứu khói bụi son khí Tại Pháp, thành phố Lion trường Đại học Lyon I nhiều năm nghiên cứu nhiễm khơng khí, son khí vùng Với nước ta, trước nhiều nhu cầu ứng dụng kỹ thuật LIDAR phục vụ mục đích quân sự, nghiên cứu mơi trường dự báo khí tượng thủy văn nghiên cứu phát triển ứng dụng hệ thống LIDAR nhiều trung tâm nghiên cứu quan tâm Một số sở Viện Vật lý Kỹ thuật/Viện KH&CN Quân sự, Viện Vật lý/Viện KH&CN Việt Nam… bước đầu có nghiên cứu phát triển hệ thống LIDAR chủ yếu ứng dụng cho nghiên cứu sol khí số ứng dụng tiếp cận LIDAR khác [1] Tuy nhiên, việc phát triển hệ LIDAR nhiều bước sóng, cho phép nghiên cứu, đo đạc phân tích nhiều thơng số khí từ xa, đồng thời kết hợp với thông tin khoa học khác để đánh giá thay đổi khí hậu hay mức độ ô nhiễm môi trường, phục vụ cho mục đích an ninh quốc phịng kinh tế xã hội vấn đề mang tính cấp thiết chưa đề cập đến Do đó, đề tài cấp Nhà nước thuộc chương trình KC.01/06-10: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống LIDAR ứng dụng đo đạc thơng số khí quyển” Viện Điện tử/Viện KH&CN Quân chủ trì phối hợp với Viện Vật lý, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam triển khai thực đạt nhiều kết khả quan Chương trình sau yêu cầu đưa vào tỉ số LIDAR son khí cho bước sóng, mơ hình khí thay đổi mật độ khí theo độ cao Từ mơ hình khí chương trình tính tốn hệ số tán xạ ngược gây phân tử khí theo độ cao Thuật tốn Klett Fernald sử dụng chương trình tính tốn thơng số son khí viết ngơn ngữ FORTRAN hệ điều hành LINUX Kết áp dụng chương trình vào số liệu LIDAR thử nghiệm cho hình 4.21 Hình 4.21a Số liệu đo đạc LIDAR dùng để tính tốn thơng số son khí Đường liền: tín hiệu 532nm; Đường đứt: tín hiệu 1064nm 94 Hình 4.21b Kết tính tốn hệ số tán xạ ngược từ kết đo đạc, độ cao z0 lấy 3500m Đánh giá kích thước hạt son khí: Theo kết chúng tơi tính tốn sử dụng lý thuyết Mie mơ hình son khí lục địa Ackermann (1998), hệ số tán xạ ngược hệ số suy hao đạt cực đại hạt son khí có kích thước gần với bước sóng phát laser 532 nm 1064 nm Do có sở đê suy đốn hạt son khí đo đạc hệ thống LIDAR có kích cỡ trung bình khoảng 0.5 nm tới nm 95 4.9 KẾT LUẬN Tổ đề tài tiến hành thử nghiệm đo đạc thơng số khí sử dụng Hệ thống LIDAR đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo Hệ thống LIDAR bao gồm khối máy phát laser, khối thu tín hiệu LIDAR tán xạ từ khí khối máy tính thu nhận xử lý số liệu hoạt động hoạt động tốt, ổn định ban ngày ban đêm thời gian dài Đã tiến hành thử nghiệm đo đạc tán xạ Mie/Rayleigh son khí khí tán xạ Raman phân tử khí Nitơ nước Các số liệu sử dụng hệ thống LIDAR đo đạc son khí khí quyển, đám mây, tán xạ Raman điều kiện thời tiết khác thu xác, đáng tin cậy Trên sở liệu đo chúng tơi tính hệ số tán xạ, hệ số suy hao đặc tính hình học (đo phân cực) son khí khí 96 PHẦN V: KẾT LUẬN CHUNG Đề tài hoàn thành đầy đủ số lượng, chủng loại sản phẩm đăng ký Các sản phẩm đề tài đạt tiêu chất lượng đề Một số tiêu đề tài vượt mức so với đăng ký ban đầu Đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo Hệ thống LIDAR sử dụng Laser Nd-YAG nhân tần ứng dụng đo đạc thơng số khí có cấu tạo khối sau: - Máy phát laser YAG-Nd b−íc sóng 1064nm lượng xung 300mJ - Laser YAG-Nd nhân tần phát bước sóng 532nm, lượng xung 100mJ - Ang ten quang học phát có khả giảm độ phân kỳ lần trở lên - Angten quang học thu Telescope Cassegrain: đường kính gương từ 200mm-300mm, trường quan sát 0.5-2 mrad - Khèi thu xử lý tín hiệu làm việc chế độ: thu tương tự thu đếm photon HƯ thèng LIDAR chế tạo ho¹t ®éng có tính kỹ thuật sau: - Đo tán xạ Mie sol khí bước sóng 1064nm 532nm tới độ cao khí 10 km (với điều kiện thời tiết tốt) - Xác định tham số đặc trưng sol khí khí bao gồm: + Hệ số tán xạ Mie/Raleigh sol khí khí với độ cao 10 km + Kích thước hạt trung bình sol khí khí + Dạng hạt sol khí sol khí khí + Mật độ sol khí khí theo độ cao theo thời gian - Đo tán xạ Raman khí N2 bước sóng 607 nm Raman nước bước sóng 660 nm khí tới độ cao 5km, xác định phân bố N2 theo độ cao Các Chương trình phần mềm thu nhận xử lý tín hiệu cđa HƯ thèng LIDAR đề tài xây dựng bao gồm: - Phần mềm xử lý tín hiệu LIDAR chế độ đo tương t n kờnh đa kênh 97 - Phần mềm xử lý tín hiệu LIDAR Raman khÝ Nitơ bước sóng 607nm chế độ đếm photon - Phần mềm xử lý tính tốn thống số khí - Phần mềm xử lý tính tốn đo độ sâu quang học khí Đề tài xây dựng Bộ tài liệu thiết kế Quy trình cơng nghệ chế tạo, lắp ráp hiệu chỉnh Hệ thống LIDAR gồm có: - Sơ đồ thiết kế tổng thể, sơ đồ khối chức Hệ thống LIDAR - Qui trình cơng nghệ chế tạo, lắp ráp hiệu chỉnh Hệ thống LIDAR - Báo cáo kết Th nghim H thng LIDAR o đạc thơng số khí ban ngày vµ ban đêm Kết th nghim H thng LIDAR o c cỏc thụng s khớ quyn ban ngy ban đêm địa điểm Viện Vật lý, Viện KH CNVN Hà Nội điều kiện thời tiết khác Hệ thống LIDAR thu tín hiệu laser tán xạ từ son khí khớ quyn làm việc vi tớn hiệu bøc x¹ laser 1064nm 532nm khơng phân cực phân cực Hệ thống LIDAR thu tán xạ Raman khí Nitơ khÝ qun bước sóng 607nm tán xạ Raman nước khÝ qun bước sóng 660nm Trong q trình thực nghiên cứu thiết kế, chế tạo Hệ thống LIDAR đo đạc thơng số khí quyển, đề tài làm chủ công nghệ sau: - Công nghệ phát laser YAG-Nd công suất lớn (MW), xung cực ngắn (ns) tần số lặp cao 10Hz - Công nghệ quang phi tuyến tạo hòa âm bậc hai (SHG) laser YAG-Nd xung công suất lớn, xung cực ngắn tần số lặp cao - Công nghệ tạo dạng chùm tia laser dạng Gauss truyền xạ laser khí cự ly xa - Cơng nghệ thu tín hiệu laser tán xạ Mie/Raleigh từ sol khí khí bước sóng laser 1064nm 532nm - Cơng nghệ thu tín hiệu laser tán xạ Raman từ khí bước sóng 607 nm bước sóng 660 nm 98     - Cơng nghệ Chống nhiễu quang học nhiễu điện tử cho toàn Hệ thống LIDAR - Công nghệ phần mềm xử lý tín hiệu LIDAR đo thơng số khí chế độ đo tương tự đơn kênh đa kênh - Cơng nghệ phần mềm xử lý tín hiệu LIDAR tán xạ Raman khí bước sóng 607nm phần mềm xử lý tín hiệu LIDAR tán xạ Raman khí       - Cơng nghệ phần mềm xử lý, tính tốn thơng số đo độ sâu quang học khí Đề tài hồn thành đào tạo 01 Thạc sĩ, hai nghiên cứu sinh lĩnh vực LIDAR nhóm đề tài đào tạo năm nghiên cứu Trong trình thực Đề tài cơng bố được: - 02 (hai) Bài báo đăng Tạp chí: „Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự“, Số đặc biệt, tháng 10/2010 - 01 (một) Báo cáo khoa học Hội nghị Quang học Quang phổ Toàn quốc lần thứ VI, tổ chức Hà Nội, tháng 11/2010 Như vậy, so với đăng ký đề tài vượt tiêu hai Bài báo   99     TÀI LIỆU THAM KHẢO Dinh Van Trung, Nguyen Thanh Binh, Nguyen Van Thuong, Vu Tran Thanh Thuy, Bui Van Hai, Vu Thi Bich, Nguyen Dai Hung, 2008, “A LIDAR system for study of aerosol in the atmosphere”, Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy and Applications V, 67-71 “Advances in optics phtonics spectroscopy and application” Ed by Nguyen Van Hieu, Tran Ba Chu Vietnam Academic Press 2007 p 234-238 W.N Chen; C C Tsao; J B Nee, “Raleigh lidar temperature measurement in the upper troposphere and lower stratosphere” Journal of atmospheric and solar -terrestrial physics, 66 (2004), 39-49 James D Klett “Stable analytical inversion solution for processing lidar returns” Appl Optics, (1981), Vol 20, No 2, p 211-220 A I Karapunikov “Modeling of helicopter-borne tunable TEA CO2 DIAL system employment for detection of methane and ammonia leadkage” Infrared physics and technology, 41 (2000), p 87-96 S Geffroy, L Ducharne and E Freijafon “Lidar application for quality monitoring: Case of aerosol characterisation and industrial site survey of gaseous leakas” Wandinger U 2005, “In lidar range resolved optical remote sensing of atmosphere” Ed by Claus Weitkamp 100 Hauchecord A., Chanin M L 1980, “Density and temperature profiles obtained by lidar between 35-75 km” Geographycal research letters 8, 565569 Larchevêque G., 2002, “Development of the Jungfraujoch multi-wavelength lidar system for continuous observations of the aerosol optical properties in the free troposphere”, (PhD thesis), école polytechnique fédérale de Lausane US standard atmosphere 1976 US Navy, NASA 10 Behrendt A., Nakamura T., Onishi M., Baumgart R., Tsuda T., 2002, “Combined Raman lidar for the measurement of atmospheric têmperature, water vapor, particle extinction coefficient, and particle backscatter coefficient”, Applied Optics 41, 7657 11 Pal S.R., Carswell A.I., 1973, “Polarization properties of lidar backscattering from clouds”, Applied Optics 12, 1530 12 Sassen K., 1991, “The polarization lidar technique for cloud research: a review and current assessment”, Bulletin of American Meteorological Society 72, 1848-1866 13 Abo M., Nagasawa C., 1995, “Wide dynamic range digital signal processing system for a laser radar”, Electronics and Communications in Japan 78, 134-142 14 Martínez Ricci M.L., Mazzaferri J., Bragas A.V., Martínez O.E., 2007, “Photon counting statistics using a digital oscilloscope”, American Journal of Physics 75, 707-712 arXiv: physics/0611062v2 101 15 Stacewicz T., Krainska-Miszczak M., 1997, “Time-resolved photon counting with digital oscilloscope”, Measurement sciênc and technology 8, 453-455 16 BenZvi S.Y., et al., 2007, “The lidar system of the Pierre Auger observatory” arXiv:astro-ph/0609063v3 17 Klett J.D 1981, "Stable analytical inversion solution from processing lidar return", Applied Optics 20, 211-220 18 Fernald F.G 1984, “Analysis of atmospheric lidar observations: some comments”, Applied Optics 23, 652-653 19 Ackermann J., 1998, “The extinction to backscatter ratio of tropospheric aerosol: a numerical study”, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 15, 1043-1050 20 Bockmann C., Wauer J., 2001, “Algorithms for the inversion of light scattering data from uniform and non-uniform particles”, Aerosol Science 32, 49-61 21 Bockmann C., 2001, “Hybrid regularization method for the ill-posed inversion of multiwavelength lidar data in the retrival of aerosol size distributions”, Applied Optics 40, 1329-1342 22 Bockmann C., et al., 2005, “Microphysical aerosol parameters from multiwavelength lidar”, Journal of Optical Society of America A 22, 518528 23 Bohren C.F., Huffman D.R., 1983, “Absorption and scattering of light by small particles”, A Wiley interscience publication, New York 102 24 Kovalev V., Eichinger W.E., 2004, “Elastic lidar – theory, practice and analysis method”, A Wiley interscience publication, New York 25 Measures R M., 1992, “Laser remote sensing: fundamentals and applications”, A Wiley interscience publication, New York 26 Ansmann A., Riebesell M., Weitkamp C., 1990, “Measurement of atmospheric aerosol extinction profiles with a raman lidar”, Optics Letters 15, 74627 Amiridis V et al., 2008, “Optical characteristics of biomass burning aerosols over Southeastern Europe determined from UV-Raman lidar measurements”, Atmos.Chem.Phys Discuss 8, 18267 28 Hong C.S., et al., 2004, “LIDAR measurements of the vertical aerosol profile and optical depth during the ACE-ASIA 2001 IOP, at Gosan, Jeju island, Korea”, Environmental monitoring and assessment 92, 43-57 29 Xie C.B., et al., 2008, “Characteristics of aerosol optical properties in pollution and Asian dust episodes over Beijing, China”, Applied Optics 47, 4945-4951 30 Sugimoto N., Matsui I., Shimizu A., 2002, “Observation of dust and anthropogenic aerosol plumes in the Northwest Pacific with a twowavelength polarization lidar on board the research vessel Mirai ”, Geophysical Research Letters 29, 1901 31 Ansmann A., et al., 1992, “Independent measurement of extinction and backscatter profiles in cirrus clouds by using a combined raman elasticbackscatter lidar”, Applied Optics, 31, 7113 103 32 Larcheveque G., 2002, “Development of the Jungfraujoch multi-wavelength lidar system for continuous observations of the aerosol optical properties in the free troposphere”, PhD thesis, Ecole polytechnique federale de Lausane 33 US standard atmosphere 1976 US Navy, NASA 34 Behrendt A., Nakamura T., Onishi M., Baumgart R., Tsuda T., 2002, “Combined Raman lidar for the measurement of atmospheric temperature, water vapor, particle extinction coefficient, and particle backscatter coefficient”, Applied Optics 41, 7657 35 Pal S.R., Carswell A.I., 1973, “Polarization properties of lidar backscattering from clouds”, Applied Optics 12, 1530-1535 36 Sassen K., “The polarization lidar technique for cloud research: a review and current assessment”, Bulletin of American Meteorological Society 72, 1848-1866 37 Biele J., Beyerle G., Baumgarten G., 2000, “Polarization lidar: corrections of instrumental effects” Optics Express 7, 427-435 38 Adachi H., et al., 2001, “Calibration method for the lidar-observed stratospheric depolarization ratio in the presence of liquid aerosol particles”, Applied Optics 40, 6587-6595 39 Reichardt J., Baumgart R., McGee T.J., 2003, “Three-signal method for accurate measurements of depolarization ratio with lidar”, Applied Optics 42, 4909-4913 40 Wandinger U., Ansmann A., Weitkamp C., 1994, “Atmospheric Raman depolarization-ratio measurements”, Applied Optics 33, 5671-5673 104 41 Sassen K., Benson S., 2001, “A midlatitude cirrus cloud climatology from the facility for atmospheric remote sensing Microphysical properties derived from lidar depolarization”, Journal of Atmospheric Sciences 58, 2103-2112 42 Sassen K., Campbell J.R., 2001, “A midlatitude cirrus cloud climatology from the facility for atmospheric remote sensing Macrophysical and synoptic properties”, Journal of Atmospheric Sciences 58, 481-496 43 Reichardt J., Wandinger U., Serwazi M., Weitkamp C., 1996, “Combined Raman lidar for aerosol, ozone and moisture measurements”, Optical Engineering 35, 1457-1465 44 Allen R.J., Platt C.M.R., 1977, “Lidar for multiple backscattering and depolarization observations”, Applied Optics 12, 3193-3199 45 Sassen K., 2005, in Lidar - Range resolved optical remote sensing of the atmosphere, Ed by Claus Weitkamp 46 Adachi H., Shibata J., Iwasaka Y., Fujiwara M., 2001, “Calibration method for the lidar-observed stratospheric depolarization ratio in the presence of liquid aerosol particles”, Applied Optics 40, 6587 47 Sakai T., Nagai T., et al., 2003, “Ice clouds and Asian dust studied with lidar measurements of particle extinction-to-backscatter ratio, particle depolarization and water vapor mixing ratio over Tsukuba”, Applied Optics 42, 7103 105 48 Muller D., Wandinger U., Athausen D., Fiebig M., 2001, “Comprehensive particle characterization from three wavelength raman lidar observations: case study”, Applied Optics 40, 486349 Muller D., Wandinger U., Ansmann A., 1999, “Microphysical particle parameters from extinction and backscatter lidar data by inversion with regularization: theory”, Applied Optics 38, 234650 Pappalardo G., et al., 2004, “Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project: raman lidar algorithm for aerosol extinction backscatter and lidar ratio”, Applied Optics 43, 537051 Evans K.D., et al., 1997, “Upper tropospheric temperature measurements with the use of a raman lidar”, Applied Optics 36, 259452 Blum U., Fricke K H., 2005, “The Bonn University lidar at the Esrange: technical description and capabilities for atmospheric research”, Annales Geophysicae 23, 1645-1658 53 Matthais V., et al., 2004, “Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project Instruments”, Applied Optics 43, 961-976 54 Bockmann C., et al., 2004, “Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project Aerosol backscatter algorithms”, Applied Optics 43, 977-989 55 Rau Y.C., 1994, “Multi-wavelength Raman-Rayleigh lidar for atmospheric remote sensing”, (PhD thesis), Department of Electrical Engineering, Pennsylvania State University 106 56 Olofson F., 2008, “LIDAR studies of tropospheric aerosols and clouds”, (PhD thesis), Department of Chemistry and Atmospheric Science, University of Gothenburg, Sweden 57 Stachlewska I.S., 2005, “Investigation of tropospheric artic aerosol and mixed-phase clouds using airborne lidar technique”, (PhD thesis), University of Potsdam 58 Ackerman J., 1998, “The extinction to backscatter ratio of tropospheric aerosol: a numerical study”, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 15, 1043-1050 59 Hauchecorne A., Chanin M.L., 1980, "Density and temperature profiles obtained by lidar between 35 and 70 km", Geophysical research lettres 8, 565-569 60 Chen W.N., Tsao C.C., Nee J.B., 2003, "Rayleigh lidar temperature measurements in the upper troposphere and lower stratosphere", Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial physics 66, 39-49 61 Wandinger U., 2005, in Lidar - Range resolved optical remote sensing of the atmosphere, Ed by Claus Weitkamp 62 O Lanciano, G Fiocco, 2007, “Night-time measurements of atmospheric optical thickness by star photometry with a digital camera”, Applied Optics 46, 5176-5182 63 Abo M., Nagasawa C., 1995, “Wide dynamic range digital signal processing system for a laser radar”, Electronics and Communications in Japan 78, 134-142 107 64 Martinez Ricci M.L., et al., 2007, “Photon counting statistics using a digital oscilloscope”, American Journal of Physics 75, 707-712 arXiv: physics/0611062v2 65 Stacewicz T., Krainska-Miszczak M., 1997, “Time-resolved photon counting with digital oscilloscope”, Measurement science and technology 8, 453-455 66 BenZvi S.Y., et al., 2007, “The lidar system of the Pierre Auger observatory” arXiv:astro-ph/0609063v3 67 “Оптико-электронные системы экологического мониторига природный среды”, Москва Издательство МГТУ Имени Н Э Баумана, 2002 68 S Geffroy, L Ducharne and E Frejafon- LIDAR applications for air quality monitoring: case of aerosol characterisation and industrial site survey of gaseous leaks Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy and Applications (Ed N V Hieu, Vietnam Academy Press, 2006) 108 ... HÌNH HỆ THỐNG LIDAR ĐỂ ĐO ĐẠC CÁC THƠNG SỐ KHÍ QUYỂN 2.1 Yêu cầu chung giải pháp xây dựng hệ thống Hệ LIDAR ứng dụng đo đạc thông số khí đề tài có mục tiêu sau: - Đo đồng thời tín hiệu LIDAR. .. không ảnh LIDAR ……………………… ……………….15 1.2 Ứng dụng LIDAR đo đạc thơng số khí … ………….… 16 1.2.1 Nguyên lý hoạt động LIDAR đo đạc thơng số khí ….……16 1.2.2 Nghiên cứu LIDAR đo đạc thơng số khí giới………... triển hệ thống LIDAR ứng dụng cho nghiên cứu sol khí số ứng dụng khác tiếp cận LIDAR Tuy nhiên, việc phát triển hệ LIDAR nhiều bước sóng, cho phép nghiên cứu, đo đạc phân tích nhiều thơng số khí

Ngày đăng: 18/04/2014, 07:06

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan