38939

Лидар для контроля частоты атмосферы

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

СКЗ этих ошибок связаны: δк= δу Физическая ошибка δу прежде всего обусловлена шумами на выходе предварительного усилителя со СКЗ Uш. В частности при δу≈ δш относительное СКЗ погрешности измерений обусловленной шумами имеет значение: δкш= δк = δу Uу≈ δш Uу=1 ρу= δуш – относительное СКЗ погрешности фиксации Uу обусловленное шумами. ρу= Uу δш – отношение сигнал шум на выходе предварительного усилителя δкш= δуш = 1 ρу ρу= Uу δш= Помимо шумов на фиксации Uу влияет погрешность регистрирующего устройства со СКЗ δр В частности при δу≈ δр...

Русский

2013-09-30

770.5 KB

1 чел.

МЛДЗ 6

Лидар для контроля частоты атмосферы

Действия лидаров для контроля чистоты атмосферы основано на упругом обратном аэрозольном  рассеянии зондирующего лазерного излучения  в аэрозольных атмосферных образованиях.

При этом, с помощью лидара измеряется объемный коэффициент аэрозольного рассеяние KАλ лазерного излучения в аэрозольных атмосферных образованиях. Обобщенная принципиальная схема построения лидара может иметь вид:

Передающее устройство:

- ИЛ – импульсный лазер (импульсный режим), что позволяет избежать переналожения лазерных локационных эхо-сигналов от участков атмосферы, расположенных на различных расстояниях от лидара.

- ПОС – передающая оптическая система для формирования пучка излучения и его направление на аэрозольное образование

Приемное устройство:

- ПрОС – приемная оптическая система для пространственной и спектральной селекции обратно рассеянного лазерного излучения от фона, а так же для фокусировки на ПОИ

 - ПУТ – приемно-усилительный тракт:

- ПОИ – приемник оптического излучения для детектирования лазерного излучения в электрический сигнал

- НЦ – нагрузочная цепь ПОИ

- ПрУ – предварительный усилитель для усиления и фильтрации от шумов

- РегУ – регистрирующее устройство, обеспечивает обнаружение локационного эхо-сигнала, измерение KАλ и его индикация с помощью ЭВУ и ВКУ (электронно-вычислительное и видеоконтрольное устройства)

БУиС – блок управления и синхронизации работы приемного и передающего устройств лидара, обеспечивающий выделение временного интервала, возможного прихода эхо-сигнала от исследуемого аэрозольного слоя

Излучающий зондирующий импульс лазерного излучения от ИЛ через ПОС направляется на исследуемое аэрозольное образование, которое рассеивает лазерное излучение в различных направлениях. Часть рассеянного в обратном направлении лазерного излучения попадает на ПрОС через интервал t, соответствующий дистанции R  до исследуемого аэрозольного образования до лидара: τ=2R/c

БУиС обеспечивает возможность регистрации этого излучения в приемном устройстве в течение интервала времени Δτ путем временного стробирования этого интервала: Δτ=2ΔR/c; ΔR=cτи.

Пиковая мощность принимаемого импульса лазерного излучения ПОИ:

- энергетическое лидарное уравнение для контроля чистоты атмосферы.

Амплитуда сигнального электрического тока на выходе ПОИ: Ic=SПλPпр

Амплитуда сигнального электрического напряжения на выходе НЦ: Uн= IcRн=SПλRнPпр

Амплитуда сигнального электрического напряжения на выходе широкополосного импульсного предварительного усилителя:

UуKуUн=SПλRнμKуPпр=

Kу – коэффициент усиления предварительного усилителя (10÷100)

μ – коэффициент неидеальности предварительного усилителя (примерно равен 1)

Зависимость Uу( - статическая характеристика лидара, где  - крутизна статической характеристики лидара

Сигнал Uу(t) и его амплитуда Uу фиксируется в регистрирующем устройстве, которое измеряет или определяет коэффициент :  Uу/

Случайной ошибке δу фиксации напряжения Uу соответствует случайная ошибка δк коэффициента . СКЗ этих ошибок связаны: δк= δу/

Физическая ошибка δу прежде всего обусловлена шумами на выходе предварительного усилителя со СКЗ Uш.

В частности, при δу≈ δш относительное СКЗ погрешности измерений, обусловленной шумами, имеет значение: δ*кш= δк/ = δу/ Uу≈ δш/ Uу=1/ρу= δ*уш – относительное СКЗ погрешности фиксации Uу, обусловленное шумами.

ρу= Uу/ δш – отношение сигнал/шум на выходе предварительного усилителя

δ*кш= δ*уш = 1/ρу

ρу= Uу/ δш=

Помимо шумов на фиксации Uу влияет погрешность регистрирующего устройства со СКЗ δр

В частности, при δу≈ δр относительное СКЗ погрешности измерений будет равно:

δ*кр= δк/ = δу/ Uу≈ δр/ Uу=1/ρу= δ*пр – относительное СКЗ погрешности измерений Uу, обусловленная погрешностью регистратора.

В то же время погрешность измерений  определяется и погрешностью оценки крутизны  в статической характеристике лидара.

Относительное СКЗ этой погрешности: δ*α= δ α /Uу, δ α – СКЗ погрешности оценки α, которая зависит от погрешности оценки параметров, определяющих α.

При этом относительное СКЗ погрешности измерений: δ*кα= δ*α

В целом, относительное СКЗ  погрешности измерений δ*к:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21450. Второе условие теоремы существования и единственности - условие Липшица 353 KB
  Если такая кривая является интегральной кривой для рассматриваемого уравнения то соответствующее решение называется особым решением. Поэтому свойство единственности решения уравнения 1 удовлетворяющего условию обычно понимается в том смысле что через данную точку по данному направлению задаваемому проходит не более одной интегральной кривой уравнения 1. Итак только среди точек кривой называемой pдискриминантной кривой т. Если какаянибудь ветвь кривой принадлежит особому множеству и в то же время является интегральной...
21451. Линейные дифференциальные уравнения n-ого порядка 230 KB
  Если при то на этом отрезке однородное уравнение 1 эквивалентно следующему 2 где. Уравнение 2 запишем также в виде 2 Если коэффициенты непрерывны на отрезке [b] то в окрестности любых начальных значений где – любая точка интервала x b удовлетворяется условие теоремы существования и единственности см. функции ...
21452. Линейные неоднородные дифференциальные уравнения 256.5 KB
  Линейные неоднородные дифференциальные уравнения. Будем рассматривать линейные неоднородные уравнения вида 1 Это уравнение сохраняя прежние обозначения запишем в виде Если при в уравнении 1 все коэффициенты и правая часть fx непрерывны то оно имеет единственное решение удовлетворяющее условиям где – любые действительные числа а – любая точка интервала . Действительно правая часть уравнения 1 В окрестности рассматриваемых...
21453. Комплексные числа. Комплексные числа являются естественным обобщением понятия вещественных чисел 392 KB
  Комплексные числа. Комплексные числа являются естественным обобщением понятия вещественных чисел. При этом числа x и y называются вещественной и мнимой частями соответственного комплексного числа z. Два комплексных числа и считаются равными между собой тогда и только тогда когда равны их вещественные и мнимые части т.
21454. Линейные однородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами 234 KB
  Линейные однородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами. Оператор L можно представить в следующем виде 1б где – корни характеристического уравнения 4 – их кратности. При n=2 имеем причем где – корни характеристического уравнения Далее Пусть теперь при некотором: где мы...
21455. Системы линейных дифференциальных уравнений 293 KB
  Системы линейных дифференциальных уравнений. Напомним что достаточными условиями существования и единственности решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений 1 удовлетворяющего начальным условиям 2 являются: непрерывность всех функций в окрестности начальных значений; выполнение условия Липшица для всех...
21456. Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами 282 KB
  Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Итак общее решение однородной системы 1 имеет вид 6 причем векторы 7 частные решения системы 1 которые могут быть получены следующим образом. Итак решения линейно...
21457. Матричная экспонента 394 KB
  а – матрица j – й столбец которой есть решение системы 1а с начальными условиями т. матрица имеет вид и удовлетворяет уравнению Тогда вектор t – решение системы 1а с начальным условием может быть записан в виде т. Запишем теперь jе решение уравнения 1а удовлетворяющее начальному условию где – диагональная матрица вектор столбец коэффициентов и положим где – матрица коэффициентов . Теперь окончательно имеем...
21458. Спектральные приборы 519 KB
  различаются методами спектрометрии приёмниками излучения исследуемым рабочим диапазоном длин волн и др. Форма отверстия в равномерно освещенном экране 1 соответствует функции f описывающей исследуемый спектр распределение энергии излучения по длинам волн . группа 2 информация об исследуемом спектре получается путём одновременной регистрации без сканирования по  несколлькими приёмниками потоков излучения разных длин волн ’ ’’ ’’’ .