The 18 reference contexts in paper M. Belov L., P. Filimonov A., S. Ivanov E., V. Gorodnichev A., Yu. Fedotov V., В. Городничев А., М. Белов Л., П. Филимонов А., С. Иванов Е., Ю. Федотов В. (2016) “Сравнительный анализ дальности зондирования для различных вариантов аэрозольного лидара // Сomparative Analysis of Sounding Range for Aerosol Lidar Alternate Designs” / spz:neicon:technomag:y:2015:i:1:p:114-128

  1. Start
    2119
    Prefix
    мере определяется наличием достоверной информации о состоянии атмосферы и тем, насколько полно учтено влияние земной атмосферы на лазерные сигналы, регистрируемые приемником лазерной системы. Аэрозольные лидары, предназначенные для оперативного мониторинга атмосферы, позволяют дистанционно определять характеристики атмосферного аэрозоля и облачных образований в атмосфере
    Exact
    [1-6]
    Suffix
    . На сегодняшний день практически все существующие аэрозольные лидары работают при относительно низкой частоте повторения импульсов и с достаточно большой энергии одиночных импульсов. Альтернативой этому является работа с высокой частотой повторения импульсов и с низкой энергией одиночных импульсов.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    2962
    Prefix
    Постановка задачи Одним из первых вопросов, которые решают при проектировании лазерных систем, является определение потенциальной дальности работы лазерной системы (локации, зондирования, связи и т.п.)
    Exact
    [7-9]
    Suffix
    . Дальность работы лазерной системы зависит от ее параметров и используемого в лазерной системе алгоритма обработки лазерных сигналов, и ее можно оценить из условия равенства (для предельной дальности) ‘энергетических характеристик полезного лазерного сигнала (приходящего на приемник) и пороговых энергетических характеристик приемника лазерной системы.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    3496
    Prefix
    , и ее можно оценить из условия равенства (для предельной дальности) ‘энергетических характеристик полезного лазерного сигнала (приходящего на приемник) и пороговых энергетических характеристик приемника лазерной системы. На сегодняшний день разные авторы используют разные пороговые энергетические характеристики приемников лазерных систем. В одних работах (см., например,
    Exact
    [7,10,11]
    Suffix
    ) используется понятие пороговой мощности приемника, которая сравнивается с мощностью полезного лазерного сигнала, в других (см., например, [12]) - понятие минимально обнаруживаемой энергии приемника, которая сравнивается с энергией регистрируемого лазерного сигнала.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    3659
    Prefix
    На сегодняшний день разные авторы используют разные пороговые энергетические характеристики приемников лазерных систем. В одних работах (см., например, [7,10,11]) используется понятие пороговой мощности приемника, которая сравнивается с мощностью полезного лазерного сигнала, в других (см., например,
    Exact
    [12]
    Suffix
    ) - понятие минимально обнаруживаемой энергии приемника, которая сравнивается с энергией регистрируемого лазерного сигнала. Причем существуют различные модификации этих методик для различных типов фотодетекторов.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    4275
    Prefix
    При расчете пороговых энергетических характеристик приемника считается, что в лазерной системе в качестве фотодетектора используется ФЭУ. 2. Расчет пороговой мощности ФЭУ Наиболее простая формула для пороговой мощности ФЭУ приведена, например, в
    Exact
    [7]
    Suffix
    . При пуассоновской статистике сигнала и шума в условиях фонового излучения неба (рассеянного в атмосфере солнечного излучения) она имеет вид k tb ïîð S eIIBf P 2 1 [2()(1)] , (1) где  -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 – темнов
    (check this in PDF content)

  6. Start
    4431
    Prefix
    Расчет пороговой мощности ФЭУ Наиболее простая формула для пороговой мощности ФЭУ приведена, например, в [7]. При пуассоновской статистике сигнала и шума в условиях фонового излучения неба (рассеянного в атмосфере солнечного излучения) она имеет вид k tb ïîð S eIIBf P 2 1 
    Exact
    [2()(1)]
    Suffix
     , (1) где  -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; так как в паспорте ФЭУ приведены значения темнового анодного тока taI, то значения tI рассчитываются по формуле M I Itat, где М – коэффициент усилени
    (check this in PDF content)

  7. Start
    5027
    Prefix
    фотокатода ФЭУ; It – темновой ток фотокатода; так как в паспорте ФЭУ приведены значения темнового анодного тока taI, то значения tI рассчитываются по формуле M I Itat, где М – коэффициент усиления ФЭУ ; Ib - среднее значение тока, обусловленного солнечной засветкой. Для приемника лидара с узким полем зрения и узкополосным спектральным фильтром выражение для bI имеет вид
    Exact
    [8,9]
    Suffix
    krrbrbSSLKI)( 2 , (2) где Lb - спектральная яркость фонового излучения; Sr - площадь приемного объектива; 2 r - телесный угол поля зрения приемной оптической системы;  - полоса пропускания спектрального фильтра; Kr - коэффициент пропускания оптической системы приемного канала.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    5512
    Prefix
    Более общая (чем (1)) формула (учитывающая тепловые шумы нагрузочного сопротивления ФЭУ) для порогового потока ФЭУ при регистрации переменного сигнала на уровне постоянной фоновой засветки приведена в
    Exact
    [10]
    Suffix
    для отношения сигнал/шум равного 1. При произвольном отношении сигнал/шум  эта формула имеет вид a í tb ïîð S R kTf eMIIBf P 2 1 2 ] 4 [2()(1)   , (3) где M - коэффициент усиления ФЭУ; k a S S M; Sa - анодная чувствительность ФЭУ; Rí - нагрузочное сопротивление ФЭУ. 3.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    6060
    Prefix
    Расчет минимально обнаруживаемой энергии приемника без накопления Если фотодетектором является фотоэлектронный умножитель, то в режиме без накопления сигнала для минимально обнаруживаемой (пороговой) энергии )(ESm in за время детектирования d имеем
    Exact
    [12]
    Suffix
    ]]} ()2* () [ 4 ()[1{1 2 1 () 1/2 2 2 eB ii E E EE dj T b min Sminmin      , (4) где e EhcFG   () (); )()()(LLbNbTbEEE; e B*BFG ξ ; () ()   LL; d B   2 1 ; eeqG j eGRF kT i   2 2 ; () N Eb - импульс энергии естественного фона, пришедший на фотокатод за время детектирования d; ()L L Eb - импульс энергии рассеянного лазерного излучения, прише
    (check this in PDF content)

  10. Start
    7034
    Prefix
    (e<1); 2 FG;  - учитывает флуктуации эмиссии вторичных электронов на динодах и может рассматриваться как параметр усиления шума (1); Req, T - эквивалентное сопротивление нагрузки выходной цепи и его абсолютная температура; k постоянная Больцмана. При большом значении шума фона, когда можно пренебречь всеми составляющими шума кроме шума фона, из (3) получим простую формулу
    Exact
    [12]
    Suffix
    2/1)}()({)(EEETbminSmin. (5) Учтем, что e EhcFG   () (), а dooorbNbTbA)(KK)(S)(E)(E. Тогда формула (4) преобразуется к виду [12] 21/ e Goorodb Sminmin () FhcK()KAS() E()}{   , (6) где Sb() - фоновая спектральная яркость неба; Ko() - спектральная функция пропускания приемной системы, которую интерпретируют как эффективную спектральную ширину полос
    (check this in PDF content)

  11. Start
    7177
    Prefix
    При большом значении шума фона, когда можно пренебречь всеми составляющими шума кроме шума фона, из (3) получим простую формулу [12] 2/1)}()({)(EEETbminSmin. (5) Учтем, что e EhcFG   () (), а dooorbNbTbA)(KK)(S)(E)(E. Тогда формула (4) преобразуется к виду
    Exact
    [12]
    Suffix
    21/ e Goorodb Sminmin () FhcK()KAS() E()}{   , (6) где Sb() - фоновая спектральная яркость неба; Ko() - спектральная функция пропускания приемной системы, которую интерпретируют как эффективную спектральную ширину полосы пропускания; o - телесный угол поля зрения приемника; Ao - эффективная апертура приемника.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    8311
    Prefix
    Расчет энергетических характеристик лазерного сигнала, рассеянного атмосферой Мощность P(z) лазерного сигнала в прозрачной атмосфере в моностатической коаксиальной схеме зондирования определяется выражением
    Exact
    [7,8]
    Suffix
    22 P(z)PKKcr(z)(z)T(z)G(z)/8zrurto, (8) где 22 2 rt G(z)r   ; Po– мощность излучения лазерного источника; Kt, rK – коэффициенты пропускания оптических систем передающего и приемного каналов лидара; с - скорость света; τи – длительность импульса лазерного источника; rr – радиус приемного объектива; z – расстояние от лидара до зондируемого объема атмосферы; (z) – индикат
    (check this in PDF content)

  13. Start
    9762
    Prefix
    Параметры лазерных источников, ФЭУ, оптические характеристики атмосферы и фонового солнечного излучения, используемые в работе, приведены ниже в Таблицах 1-5. Таблица 1 Характеристики лазеров для разных длин волн
    Exact
    [13,14]
    Suffix
    λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Частота повторения импульсов 10 Гц Энергия в импульсе, мДж 45 200 340 Частота повторения импульсов 20 Гц Энергия в импульсе, мДж 50 145 290 Частота повторения импульсов 30 Гц Энергия в импульсе, мДж 40 110 200 Частота повторения импульсов 50 Гц Энергия в импульсе, мДж 30 75 150 Частота повторения импульсов 100 Гц Энергия в импульсе, мДж 15 50 90 Частота повторе
    (check this in PDF content)

  14. Start
    10326
    Prefix
    повторения импульсов 30 Гц Энергия в импульсе, мДж 40 110 200 Частота повторения импульсов 50 Гц Энергия в импульсе, мДж 30 75 150 Частота повторения импульсов 100 Гц Энергия в импульсе, мДж 15 50 90 Частота повторения импульсов 200 Гц Энергия в импульсе, мДж 6 20 40 Частота повторения импульсов 1000 Гц Энергия в импульсе, мДж 3 5 10 Таблица 2 Спектральная чувствительность ФЭУ
    Exact
    [15]
    Suffix
    λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Спектральная чувствительность, мA/Вт. 80 100 15 Таблица 3 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы [16] λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Показатель ослабления, 1 м. 2,4 104 1,6 104 1,13 104 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы [16] λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Оптическая толща, отн.ед. 0,915 0,345 0,151 Таблица 5 Спектральная солнечная постоянна
    (check this in PDF content)

  15. Start
    10449
    Prefix
    Частота повторения импульсов 100 Гц Энергия в импульсе, мДж 15 50 90 Частота повторения импульсов 200 Гц Энергия в импульсе, мДж 6 20 40 Частота повторения импульсов 1000 Гц Энергия в импульсе, мДж 3 5 10 Таблица 2 Спектральная чувствительность ФЭУ [15] λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Спектральная чувствительность, мA/Вт. 80 100 15 Таблица 3 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы
    Exact
    [16]
    Suffix
    λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Показатель ослабления, 1 м. 2,4 104 1,6 104 1,13 104 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы [16] λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Оптическая толща, отн.ед. 0,915 0,345 0,151 Таблица 5 Спектральная солнечная постоянная [8] λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Спектральная солнечная постоянная,мкм Вт/см2 0,116 0,196 0,067 Расчеты проводились для горизонталь
    (check this in PDF content)

  16. Start
    10567
    Prefix
    повторения импульсов 1000 Гц Энергия в импульсе, мДж 3 5 10 Таблица 2 Спектральная чувствительность ФЭУ [15] λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Спектральная чувствительность, мA/Вт. 80 100 15 Таблица 3 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы [16] λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Показатель ослабления, 1 м. 2,4 104 1,6 104 1,13 104 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы
    Exact
    [16]
    Suffix
    λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Оптическая толща, отн.ед. 0,915 0,345 0,151 Таблица 5 Спектральная солнечная постоянная [8] λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Спектральная солнечная постоянная,мкм Вт/см2 0,116 0,196 0,067 Расчеты проводились для горизонтальной трассы зондирования при безоблачной атмосфере и зенитном угле Солнца 45 o .
    (check this in PDF content)

  17. Start
    10675
    Prefix
    , мкм 0,355 0,532 1,06 Спектральная чувствительность, мA/Вт. 80 100 15 Таблица 3 Показатели аэрозольного ослабления атмосферы [16] λ, мкм 0,355 0,532 1,06 Показатель ослабления, 1 м. 2,4 104 1,6 104 1,13 104 Таблица 4 Оптическая толща земной атмосферы [16] λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Оптическая толща, отн.ед. 0,915 0,345 0,151 Таблица 5 Спектральная солнечная постоянная
    Exact
    [8]
    Suffix
    λ, мкм 0,355 0,532 1,064 Спектральная солнечная постоянная,мкм Вт/см2 0,116 0,196 0,067 Расчеты проводились для горизонтальной трассы зондирования при безоблачной атмосфере и зенитном угле Солнца 45 o .
    (check this in PDF content)

  18. Start
    11654
    Prefix
    При расчете спектральной яркости фонового излучения для УФ диапазона оптические толщи атмосферы 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
    [14]
    Suffix
    . Для оценки предельных дальностей зондирования L использовались три разных алгоритма: - равенство мощности )z(P полезного сигнала и пороговой мощности приемника Pïîð; - равенство энергии )z(E полезного сигнала в режиме без накопления (считалось, что )z(E=)z(Pd) и минимально обнаруживаемой (пороговой) энергии )(ESm in в режиме без накопления; - равенство энергии )z(E полезного
    (check this in PDF content)