The 24 reference contexts in paper A. Kuvshinov V., M. Belov L., O. Gotalskaya V., O. Pashenina E., V. Gorodnichev A., А. Кувшинов В., В. Городничев А., М. Белов Л., О. Готальская В., О. Пашенина Е. (2016) “Оценка дальности обнаружения систем лазерной локации УФ спектрального диапазона // Detection Range Estimation of UV Spectral Band Laser Radar” / spz:neicon:technomag:y:2014:i:1:p:482-496

  1. Start
    1382
    Prefix
    Ключевые слова: лазерная локация, ультрафиолетовый диапазон, видимый диапазон, дальность локации Введение На сегодняшний день практически все существующие лазерные системы локации и видения (за редким исключением, связанным со спецификой конкретных задач) работают видимом, ближнем или среднем инфракрасных диапазонах длин волн
    Exact
    [1-5]
    Suffix
    . В последнее время появился интерес к системам, работающим в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне длин волн [6], которые используют другую спектральную информацию (коэффициенты отражения или излучения в УФ диапазоне) об объектах локации, чем лазерные системы в видимом, ближнем или среднем инфракрасных диапазонах.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    1491
    Prefix
    диапазон, видимый диапазон, дальность локации Введение На сегодняшний день практически все существующие лазерные системы локации и видения (за редким исключением, связанным со спецификой конкретных задач) работают видимом, ближнем или среднем инфракрасных диапазонах длин волн [1-5]. В последнее время появился интерес к системам, работающим в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне длин волн
    Exact
    [6]
    Suffix
    , которые используют другую спектральную информацию (коэффициенты отражения или излучения в УФ диапазоне) об объектах локации, чем лазерные системы в видимом, ближнем или среднем инфракрасных диапазонах.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    1946
    Prefix
    При этом вопрос заключается не только в получении дополнительной (в другом спектральном диапазоне) информации об объектах локации. Очень важным является и вопрос о безопасности (прежде всего для глаз) используемых лазерных систем
    Exact
    [5,7]
    Suffix
    . Использование лазерных приборов всегда связано с определенной опасностью для человека [8]. Основное вредное воздействие лазерное излучение оказывает на сетчатку глаза, причем хрусталик (и глазное яблоко), действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышает концентрацию энергии на сетчатке.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    2039
    Prefix
    При этом вопрос заключается не только в получении дополнительной (в другом спектральном диапазоне) информации об объектах локации. Очень важным является и вопрос о безопасности (прежде всего для глаз) используемых лазерных систем [5,7]. Использование лазерных приборов всегда связано с определенной опасностью для человека
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Основное вредное воздействие лазерное излучение оказывает на сетчатку глаза, причем хрусталик (и глазное яблоко), действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышает концентрацию энергии на сетчатке.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    2782
    Prefix
    Длительное воздействие излучения на сетчатку глаза приводит, в основном, к фотохимическим процессам ее разрушения. Лазерное излучение с длинами волн 0,18 – 0,38 мкм и свыше 1,4 мкм воздействует на передние среды глаза и является более безопасным, чем лазерное излучение с длинами волн 0,38 – 1,4 мкм
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Дополнительным преимуществом УФ области является то, что здесь резко уменьшается фоновое излучение (рисунок 1). Рисунок 1 - Спектральная зависимость яркости безоблачного неба [9] На рисунке 1 показана спектральная зависимость яркости безоблачного неба (создаваемая рассеянной в атмосфере солнечной радиацией) на уровне моря для зенитного угла Солнца 45 o при большой
    (check this in PDF content)

  6. Start
    2962
    Prefix
    Лазерное излучение с длинами волн 0,18 – 0,38 мкм и свыше 1,4 мкм воздействует на передние среды глаза и является более безопасным, чем лазерное излучение с длинами волн 0,38 – 1,4 мкм [8]. Дополнительным преимуществом УФ области является то, что здесь резко уменьшается фоновое излучение (рисунок 1). Рисунок 1 - Спектральная зависимость яркости безоблачного неба
    Exact
    [9]
    Suffix
    На рисунке 1 показана спектральная зависимость яркости безоблачного неба (создаваемая рассеянной в атмосфере солнечной радиацией) на уровне моря для зенитного угла Солнца 45 o при большой метеорологической дальности видимости.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    3795
    Prefix
    Баумана 483 Дело в том, что поглощение атмосферным озоном ультрафиолетового излучения происходит в основном в верхних слоях атмосферы (рисунок 2). Рисунок 2 – Высотное распределение атмосферного озона
    Exact
    [10]
    Suffix
    Как видно из рисунка 2, в тропосфере (где работает большинство лазерных систем локации и видения) концентрация озона мала, и здесь (до высот порядка 16 км) находится всего около 8 % общего содержания озона в атмосфере [11].
    (check this in PDF content)

  8. Start
    4011
    Prefix
    Рисунок 2 – Высотное распределение атмосферного озона [10] Как видно из рисунка 2, в тропосфере (где работает большинство лазерных систем локации и видения) концентрация озона мала, и здесь (до высот порядка 16 км) находится всего около 8 % общего содержания озона в атмосфере
    Exact
    [11]
    Suffix
    . Таким образом, в тропосфере содержание озона не велико, и здесь возможна практическая реализация лазерных систем локации и видения УФ диапазона. Поэтому актуальными являются работы посвященные анализу возможностей лазерных систем локации, работающих в УФ диапазоне.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    4902
    Prefix
    Наиболее используемой в теории лазерной локации моделью объекта локации, является плоский ламбертовский отражатель. Мощность P(z) лазерного локационного сигнала в прозрачной атмосфере от плоского ламбертовского отражателя с эффективным размеров or определяется выражением
    Exact
    [5]
    Suffix
    Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 484 / 2 12 , (1) }{LcCt z ]}exp{C zt [C cLC   èo 2 P(t)Poo è   4 1 o í  2 2 где aaA 1 L tt 2 ; tr P 4 ; 2 CCC; 222250ècL,z; c í otr LC r o o Pí - мощность, регистрируемая приемником при непрерывном облучении ламбертовского отражателя; А – коэффициент отражения (альбедо) ламбертовского отражателя; at,rt,rC, - величины, завися
    (check this in PDF content)

  10. Start
    6452
    Prefix
    Тогда выражение (1) для мощности лазерного локационного сигнала при импульсной локации ламбертовского отражателя принимает вид )t(fP)t(Pí. (2) Зависимость величины лазерного локационного сигнала íP от расстояния L до отражателя имеет принципиально разный характер при большом и малом размере отражателя
    Exact
    [5]
    Suffix
    . Если эффективный размер отражателя or много больше размера лазерного пятна подсвета и поля обзора приемника в плоскости отражателя, то формула для мощности íP лазерного локационного сигнала имеет вид [5] Наука и образование.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    6662
    Prefix
    Если эффективный размер отражателя or много больше размера лазерного пятна подсвета и поля обзора приемника в плоскости отражателя, то формула для мощности íP лазерного локационного сигнала имеет вид
    Exact
    [5]
    Suffix
    Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 485 bbA tr L() P tr , (3) í222  где tr, - поле зрения приемной оптической системы и угол расходимости излучения источника, соответственно.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    7143
    Prefix
    Величины r,tb в общем случае сложным образом зависят от параметров источника и приемника лазерного локатора. Однако в некоторых частных случаях для них могут быть получены простые соотношения. Например, для локации в прозрачной аэрозольной атмосфере величины r,ta определяются выражениями
    Exact
    [5]
    Suffix
    2 t ott t PKT b  , rrrrTKrb 2 , где Po– мощность излучения лазерного источника; rr – радиус приемного объектива; Kt, rK – коэффициенты пропускания оптических систем передающего и приемного каналов лидара; Tt, rT коэффициенты пропускания атмосферы на трассе «лазерный локатор – объект локации» и «объект локации - лазерный локатор».
    (check this in PDF content)

  13. Start
    8100
    Prefix
    В качестве фотодетектора в лазерных локационных системах часто выбирается фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), т.к. он обладает большой чувствительностью и небольшими собственными шумами. Пороговая мощность ФЭУ при наличии фонового излучения определяется формулой
    Exact
    [2]
    Suffix
    k tb ïîð S eIIBf P 2 1 [2()(1)] , (4) где Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 486  -отношение сигнал/шум; е=1.610-19 [Ас] – заряд электрона; (1+В)2.5; f – эффективная полоса частот фотоприемного устройства; Sk – спектральная чувствительность фотокатода ФЭУ; It – темновой ток фотокатода; Ib - среднее значение тока, обусловленного фоновой засветкой.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    8130
    Prefix
    В качестве фотодетектора в лазерных локационных системах часто выбирается фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), т.к. он обладает большой чувствительностью и небольшими собственными шумами. Пороговая мощность ФЭУ при наличии фонового излучения определяется формулой [2] k tb ïîð S eIIBf P 2 1 
    Exact
    [2()(1)]
    Suffix
     , (4) где Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 486  -отношение сигнал/шум; е=1.610-19 [Ас] – заряд электрона; (1+В)2.5; f – эффективная полоса частот фотоприемного устройства; Sk – спектральная чувствительность фотокатода ФЭУ; It – темновой ток фотокатода; Ib - среднее значение тока, обусловленного фоновой засветкой.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    8559
    Prefix
    отношение сигнал/шум; е=1.610-19 [Ас] – заряд электрона; (1+В)2.5; f – эффективная полоса частот фотоприемного устройства; Sk – спектральная чувствительность фотокатода ФЭУ; It – темновой ток фотокатода; Ib - среднее значение тока, обусловленного фоновой засветкой. Для приемника лидара с узким полем зрения и узкополосным спектральным фильтром выражение для bI имеет вид
    Exact
    [5]
    Suffix
    krrbrbSSLKI)(2, (5) где Lb - спектральная яркость фонового излучения; Sr - площадь приемного объектива; 2 r - телесный угол поля зрения приемной оптической системы;  - полоса пропускания спектрального фильтра.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    9150
    Prefix
    Коэффициент пропускания оптической системы приемного канала определяется выражением forKKK, где oK – коэффициент пропускания оптической системы без спектрального фильтра; fK– коэффициент пропускания спектрального фильтра. Основным источником фонового излучения в УФ, видимой и ближней инфракрасной областях спектра является солнечное излучение, рассеянное земной атмосферой
    Exact
    [5]
    Suffix
    . При высокой прозрачности атмосферы (20,o) результаты близкие к реальным, могут быть получены в аналитическом виде для плоскопараллельной модели атмосферы в приближении однократного рассеяния. Выражение для яркости bL фонового солнечного излучения, приходящего на приемник, зависит от геометрической схемы зондирования.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    9545
    Prefix
    Выражение для яркости bL фонового солнечного излучения, приходящего на приемник, зависит от геометрической схемы зондирования. В частном случае зондирования в горизонтальном направлении величина bL равна
    Exact
    [5]
    Suffix
    ]}exp[]{exp[250 o oo o o bs coscoscoscos cos L,S()         , (6) где cos()ocossinsincoscosoo; S - отношение показателя рассеяния аэрозольной земной атмосферы к показателю ослабления; S - спектральная солнечная постоянная на длине волны  (величина S равна спектральной освещенности площадки, перпендикулярной солнечному излучению, на верх
    (check this in PDF content)

  18. Start
    11104
    Prefix
    лазер на XeCl), 0,355 мкм (третья гармоника лазера на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом); - видимый диапазон: 0,532 мкм (вторая гармоника лазера на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом). Параметры источников и приемников излучения и оптические характеристики атмосферы, используемые в работе, приведены ниже в таблицах 1-5. Таблица 1 Характеристики ФЭУ для разных длин волн
    Exact
    [12]
    Suffix
    λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Спектральная чувствительность, мА/Вт 30 70 70 75 Темновой ток, А 0,8 1510 1610 1610 3 1510 Таблица 2 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы [5] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Показатель ослабления, 1 м. 9,77 4 10 8,12 4 10 6,79 4 10 4,1 4 10 Таблица 3 Суммарный показатель ослабления из-за поглощения озоном и молекулярного рассеяния
    (check this in PDF content)

  19. Start
    11273
    Prefix
    Таблица 1 Характеристики ФЭУ для разных длин волн [12] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Спектральная чувствительность, мА/Вт 30 70 70 75 Темновой ток, А 0,8 1510 1610 1610 3 1510 Таблица 2 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы
    Exact
    [5]
    Suffix
    λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Показатель ослабления, 1 м. 9,77 4 10 8,12 4 10 6,79 4 10 4,1 4 10 Таблица 3 Суммарный показатель ослабления из-за поглощения озоном и молекулярного рассеяния [13] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Суммарный показатель ослабления, м1 . 3 10 0,5 3 10 0,2 3 10 1,39 5 10 Наука и образование.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    11453
    Prefix
    λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Спектральная чувствительность, мА/Вт 30 70 70 75 Темновой ток, А 0,8 1510 1610 1610 3 1510 Таблица 2 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы [5] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Показатель ослабления, 1 м. 9,77 4 10 8,12 4 10 6,79 4 10 4,1 4 10 Таблица 3 Суммарный показатель ослабления из-за поглощения озоном и молекулярного рассеяния
    Exact
    [13]
    Suffix
    λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Суммарный показатель ослабления, м1 . 3 10 0,5 3 10 0,2 3 10 1,39 5 10 Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 488 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы [5] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Оптическая толща, отн.ед. 8,39 3,6 0,92 0,41 Таблица5 Спектральная солнечная постоянная [5] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Спектральная солнечная пост
    (check this in PDF content)

  21. Start
    11639
    Prefix
    0,355 0,532 Показатель ослабления, 1 м. 9,77 4 10 8,12 4 10 6,79 4 10 4,1 4 10 Таблица 3 Суммарный показатель ослабления из-за поглощения озоном и молекулярного рассеяния [13] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Суммарный показатель ослабления, м1 . 3 10 0,5 3 10 0,2 3 10 1,39 5 10 Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 488 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы
    Exact
    [5]
    Suffix
    λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Оптическая толща, отн.ед. 8,39 3,6 0,92 0,41 Таблица5 Спектральная солнечная постоянная [5] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Спектральная солнечная постоянная, мкм 2 Вт/см 0,021 0,063 0,116 0,195 Из Таблиц 1-5 хорошо видно сильная спектральная зависимость приведенных в них величин.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    11752
    Prefix
    из-за поглощения озоном и молекулярного рассеяния [13] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Суммарный показатель ослабления, м1 . 3 10 0,5 3 10 0,2 3 10 1,39 5 10 Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана 488 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы [5] λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Оптическая толща, отн.ед. 8,39 3,6 0,92 0,41 Таблица5 Спектральная солнечная постоянная
    Exact
    [5]
    Suffix
    λ, мкм 0,266 0,308 0,355 0,532 Спектральная солнечная постоянная, мкм 2 Вт/см 0,021 0,063 0,116 0,195 Из Таблиц 1-5 хорошо видно сильная спектральная зависимость приведенных в них величин. Расчеты проводились для горизонтальной трассы зондирования при метеорологической дальности видимости 10 км, безоблачной атмосфере и зенитном угле Солнца 45 o .
    (check this in PDF content)

  23. Start
    12704
    Prefix
    Диаметр приемного объектива и ширина спектрального фильтра считались равными 0,1 м и 1 нм, а отношение сигнал/шум – 10. Альбедо поверхности ламбертовского отражателя принималось равным 0,1 для всех длин волн локации (альбедо поверхности не сильно зависит от длины волны
    Exact
    [14]
    Suffix
    ). При расчете по формуле (4) для УФ диапазона оптические толщи o,  состоят из суммы аэрозольной и молекулярной компонент и оптической толщи поглощения атмосферного озона, а индикатриса )( рассеяния атмосферы состоят из взвешенной суммы аэрозольной и молекулярной составляющих [5,13].
    (check this in PDF content)

  24. Start
    12994
    Prefix
    При расчете по формуле (4) для УФ диапазона оптические толщи o,  состоят из суммы аэрозольной и молекулярной компонент и оптической толщи поглощения атмосферного озона, а индикатриса )( рассеяния атмосферы состоят из взвешенной суммы аэрозольной и молекулярной составляющих
    Exact
    [5,13]
    Suffix
    . На рисунках 1 – 4 приведены полученные по формулам (1) - (4) зависимости мощности )z(P полезного сигнала и пороговой мощности ïîðP от дальности зондирования z для лазерных длин волн 0,266; 0,308; 0,355 и 0,532 мкм.
    (check this in PDF content)