Лидары

За время существования Института создана серия уникальных лидаров. Основные наши разработки представлены в этом разделе.

Лидар для синхронного измерения профилей температуры и влажности атмосферы

Лидар предназначен для круглосуточного измерения вертикальных профилей температуры и влажности атмосферы с высоким пространственным разрешением. Лидар прошел экспериментальные испытания в КНР (г. Лоян), где были подтверждены его технические характеристики. Разработка защищена Российскими патентами №№160856, 169314.
         
Технические характеристики
Максимальная дальность действия*, км 3
Минимальная дальность действия, км 0,02
Пространственное разрешение, м 3–6
Время измерения, мин 40–60
Погрешность измерения температуры,  К ± 1
Погрешность измерения массовой доли влаги, % ± 5
Условия работы день/ночь
Размеры, длина х ширина х высота, m 0,8 х 1 х 1,8
Вес, кг 250

*Максимальная дальность действия лидара приводится для пространственного разрешения 3м.
При ухудшении пространственного разрешения максимальная дальность лидара может быть увеличена до 10–15 км.

Лидар используется для прогнозирования состояния атмосферы и развития протекающих в ней процессов, метеопрогноза, прогноза смогообразования, оценки интенсивности переноса в атмосфере антропогенных примесей, исследования динамики развития атмосферных процессов, динамики формирования облачных образований, динамики фазовых переходов, и т.д. При решении таких задачач вертикальный профиль температуры атмосферы и его изменение во времени являются важными входными параметрами. Необходимые для получения этой информации круглосуточные измерения высотного распределения температуры атмосферы традиционно ведутся контактными методами, что не обеспечивает необходимого временного разрешения и повторяемости пространственной привязки профиля измеряемых параметров.

Основные потребители продукции – метеослужбы, Росгидромет. Во многих странах измерения вертикального распределения температуры по-прежнему осуществляется с использованием дорогостоящих шар-зондов с контактными датчиками температуры; траектория подъема зонда зачастую не вертикальна, время подъема шар-зонда составляет часы, что значительно превышает характерное время протекания атмосферных процессов. В Швейцарии вместо традиционных метеозондов используется лидарная сеть, автономные лидарные метеостанции которой упрощают методику сбора метеоданных, что позволило минимизировать затраты и сократить обслуживающий персонал.

Разработчики: С.М. Бобровников, (3822) 491-452, bsm@iao.ru,  Е.В. Горлов, А.Н. Грицута, В.И. Жарков, zharkov@iao.ru


Мобильный (самолетный) поляризационный лидар «ЛОЗА-А1»
 

Лидар предназначен для дистанционного зондирования аэрозольных и облачных полей атмосферы в стационарных условиях и при установке на борт самолета.

   

Технико-экономические преимущества: позволяет одновременно регистрировать сигналы упругого рассеяния в видимой и инфракрасной областях спектра; осуществлять селекцию границ необходимого диапазона высот, используя программно-управляемые стробируемые фотоприемники, тем самым уменьшая влияние фоновых засветок и повышая отношение сигнал-шум; обладает повышенной конструктивной прочностью взаимосвязи оптических элементов приемо-передатчика, необходимой при выполнении самолетных измерений; измеряет поляризационные характеристики сигналов в видимой области спектра длин волн.

Области применения: лазерное зондирование атмосферы, системы мониторинга оптического состояния атмосферы, контроль трансграничного переноса аэрозольных примесей атмосферы.

В ИОА СО РАН изготовлен макет устройства и создано программное обеспечение, осуществлена натурная апробация при проведении самолетных международных экспедиций, получен патент РФ №173330 от 22.08.2017 «Поляризационный лидар». Поставка системы – в течение 8 месяцев после заказа; возможна доработка под специальные требования заказчика, ориентировочная стоимость: 6 млн. руб.

Разработчики: Ю.С. Балин, тел. (3822) 491-283, balin@iao.ru, Г.П. Коханенко, М.Г. Клемашева, И.Э. Пеннер, С.В. Самойлова, Г.П. Сиков, М.М. Новоселов, С.В. Насонов, А.И. Надеев, В.С. Шаманаев




Бортовой лидар АТМАРИЛ-3

Бортовой лидар "Атмарил-3" (ATMospheric and MARine Lidar) предназначен для проведения атмосферно-оптических и гидрооптических измерений с борта платформы-носителя (самолет, судно).

При дистанционном зондировании морской акватории лидар способен: обнаруживать наличие косяков рыбы в приповерхностном слое моря; измерять прозрачность воды (показатель ослабления излучения); детектировать наличие нефтяной пленки на поверхности воды и хлорофилла фитопланктона в ней; измерять глубину дна на мелководье.

Принцип действия лазерного локатора основан на том, что короткий импульс лазерного излучения входит в воду и по мере распространения освещает те или иные неоднородности, находящиеся в ней (загрязняющие гидрозоли, тушки рыбы, дно и т.п.). Отраженный от неоднородностей оптический сигнал принимается, детектируется и обрабатывается по различным алгоритмам информации.

В состав лидара входят: приемо-передающая оптико-механическая система, лазер с системами электропитания и охлаждения, аналого-цифровой преобразователь, компьютер.

Проблема расширенного использования Мирового океана требует развития методов и средств его оперативного дистанционного исследования. Оптические методы имеют при этом большие возможности.

Пять образцов использовались в России и один в США. Отв. исполнитель проекта: В.С. Шаманаев, тел. (3822) 491515, shvs@iao.ru

Технические характеристики
Глубина зондирования "чистой" воды (в зависимости от ее замутненности), м до 20
Измеряемая глубина дна, м до 35
Общие размеры, м 1.0х1.2х0.7

Аэрозольные одночастотные сканирующие лидары серии "ЛОЗА"

Лидары предназначены для диагностики структуры аэрозольных полей в тропосфере, метеорологического обеспечения авиации в аэропортах, контроля аэрозольных за-грязнений в индустриальных центрах.

Лидары соответствует образцам аппаратуры, применяемым в настоящее время странами, входящими в Европейскую (EARLINET) и азиатскую (AD-NET) лидарные сети.

Защищенo Российскими свидетельствами №№1839569, 1329379, 1382219, 1130779.
Лидар прошел натурные испытания в пределах России.
Разработчик: Ю.С. Балин Ю.С., тел. (3822) 491607, balin@iao.ru

 

Мобильный КР-лидар

Лазерно-локационный газоанализатор (КР - лидарный газоанализатор) предназначен для контроля выбросов из труб предприятий предназначен для обнаружения и для дистанционного контроля выбросов из труб промышленных предприятий, определения состава газовой смеси выброса, определения высоты температурной инверсии над точкой стояния локатора, а также для определения высоты трубы над уровнем земли и диаметра трубы на срезе выброса.

Лазерно-локационный газоанализатор прошел испытания на Западно-Сибирском металлургическом комбинате в г. Новокузнецке; на объектах "Бурятэнерго", г. Улан-Удэ; в  г. Хабаровске совместно с НПО "Дальстандарт" по заказу Краевого комитета по экологии и защите окружающей среды Хабаровского края.
Технические характеристики
Условия работы ночное время суток
Число одновременно регистрируемых газов 7
Дальность источника выброса от локатора, м до 500
Время, необходимое для одного измерения набора параметров выброса, мин. 15
Предельно-обнаружимая концентрация газов в выбросе на срезе трубы (цифра примерная либо зависит от характеристик конкретного газа) 100 млн-1
Предельно-обнаружимая массовая концентрация аэрозоля в выбросе, мг/м3 0.5
Погрешность измерения концентрации газов, % 5-15

Разработчик: С.М. Бобровников, тел. (3822) 491452, bsm@iao.ru


Флуоресцентный лидар

Многоцелевой флуоресцентный лидар представляет собой мобильную систему с высоким быстродействием, предназначенную для дистанционной неинвазивной ранней экспресс-диагностики растений в реальном масштабе времени, определения видового состава и плотности растительного покрова; предоставляет возможность производить анализ большого количества образцов и диагностировать изменения в физиологическом состоянии растений на ранних стадиях.

Технические характеристики
Лазер Nd:YAG
Длина волны излучателя, нм 532
Регистрируемые длины волн, нм 532; 685; 740
Длительность импульса, нс 20
Дальность зондирования, км 1
Энергия импульса, мДж 20
Разработчик: А.И. Гришин, тел. (3822) 492496, aig@iao.ru