автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка лазерного доплеровского анемометра для контроля скорости ветра в приземном слое атмосферы

Брысин Николай Николаевич

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОГО ДОПЛЕРОВСКОГО АНЕМОМЕТРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ВЕТРА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2005 г.

Работа выполнена в Московской государственной академии приборостроения и информатики

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

Ковалев В.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ковалев А. В.

кандидат технических наук, Кочеров С.А.

Ведущая организация:

ФГУП «Российский НИИ космического приборостроения»

Зашита состоится "02" сентября 2005г. в 10й2 часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.01 в Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу: 107996, г. Москва, Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии. Автореферат разослан и^^ ^ 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

В.В Филинов

4МЗ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность.

Пространственное распределение скорости - важнейший параметр, определяющий характер течения жидких, газообразных, плазменных и многофазных сред. Методы дистанционного измерения скорости воздушных потоков, использующие лазерное излучение, позволяют выполнять одновременно локальные измерения мгновенных значений ряда параметров потоков: скоростей, температур и концентраций (плотностей) частиц.

Аппаратура дистанционного зондирования скорости ветра в приземном слое атмосферы требуется в химической и атомной промышленности для определения направления и скорости ветра в моменты аварийных выбросов токсичных и радиоактивных веществ в атмосферу, с целью прогнозирования последствий и очагов заражения. Также точная и своевременная информация о ветровом поле в приземном слое атмосферы позволит увеличить безопасность полетов летательных аппаратов и снизить процент аварий и катастроф. Так, например, в настоящее время особый интерес вызывают проблемы, связанные с обеспечением безопасности полетов летательных аппаратов, где самые ответственные этапы: взлет и посадка, т.к. во время совершения взлета или посадки летательный аппарат наиболее уязвим. В этот момент имеет малую скорость и находится в непосредственной близости от земли. При этом наиболее важной является информация о ветровом поле приземного слоя атмосферы (на высотах до

По этим причинам, особую актуальность приобретает разработка современных, простых в производстве и обслуживании, надежных и компактных анемометров для измерения скорости воздушных потоков в приземном слое атмосферы.

1.2. Состояние проблемы

В настоящее время, основным направлением разработок оптических доплеровских локаторов (ОДЛ), предназначенных для измерения скорости ветра является создание ОДЛ орбитального базирования для глобального измерения ветрового поля. Немногочисленные работы по проектированию и исследованию ОДЛ для наземного базирования не привели к широкому внедрению этих ОДЛ, т.к. в них используются конструктивно сложные и дорогостоящие лазеры. В последние годы появляются немногочисленные работы, в которых критикуется применение мощных импульсных лазеров в лидарах и уделяется особое внимание применению полупроводниковых лазеров, применение которых значительно снизит стоимость лидара, уменьшит его габариты и упростит его производство и

150 м).

Г^ис НАЦИОНАЛЬНАЯ

эксплуатацию. Основная масса этих работ посвящена созданию лидаров для контроля аэрозольного загрязнения приземного слоя атмосферы, но производить измерения скорости ветра эти лидары принципиально не могут.

13. Цель работы и задачи исследования.

Целью настоящей диссертационной работы является повышение эксплуатационных показателей атмосферных анемометров посредством разработки лазерного доплеровского анемометра для котроля скорости ветра в приземном слое атмосферы.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

• Теоретическое исследование лазерного доплеровского анемометра с новой дифференциальной схемой для контроля скорости ветра в приземном слое атмосферы.

• Исследование влияния мешающих факторов и конструкционных параметров на основные показатели разрабатываемого лазерного доплеровского анемометра, такие как: погрешность измерения, максимальная дальность зондирования, пространственная разрешающая способность и быстродействие.

• Выработка рекомендаций по выбору параметров элементов структурной схемы разрабатываемого оптического доплеровского локатора.

• Подтверждение результатов теоретического исследования лазерного доплеровского анемометра на основе результатов экспериментов.

1.4. Методы исследования:

Эксперименты производились на созданных моделях анемометров с использованием универсальных и специализированных приборов. Регистрация полученных в ходе экспериментов сигналов производилась посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП), сопряженным с ЭВМ. Для математических расчетов и обработки полученных экспериментальных данных применялись пакеты программного обеспечения МаЛСаё и ЗресйаЬаЬ. В теоретических исследования применялась теория функций ошибок и методы функционального анализа.

1.5. Научная новизна работы:

• Разработана и исследована новая дифференциальная схема оптического доплеровского локатора, позволяющая применять полупроводниковые лазеры в качестве источника излучения.

• Получены выражения, описывающие влияние мешающих факторов и параметров узлов анемометра на погрешность измерений, про-

странственную разрешающую способность, быстродействие и максимальную дальность зондирования прибора.

1.6. Практическая ценность работы.

• Разработан лазерный доплеровский анемометр для контроля скорости ветра в приземных слоях атмосферы с простой структурной схемой, использующий полупроводниковый лазер в качестве источника излучения. По сравнению с аналогами, такой оптический доплеровский локатор более простой в производстве и обслуживании, более надежный, не дорогостоящий и имеет меньшее энергопотребление.

• Выработаны рекомендации по выбору параметров узлов анемометра

1.7. Реализация и внедрение результатов работы.

Полученные в работе результаты были внедрены в ФГУП «Российский НИИ космического приборостроения». Также результаты работы были использованы на кафедре «Информационные оптико-электронные системы» МГАПИ при выполнении студентами дипломных проектов и работ, и при составлении курса лекций по дисциплине «Оптико-электронные приборы с лазерами».

1.8. Апробация работы.

Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных и Российских конференциях: III Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (г. Алушта, 2004 г.), VII Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г. Сочи, 2004 г.), VIII Всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии» (Москва, 2005 г.).

1.9. Основные положения, выносимые на защиту.

• Лазерный доплеровский анемометр для контроля скорости ветра в приземных слоях атмосферы;

• Результаты исследования влияния внешних факторов и конструкционных параметров на основные показатели разрабатываемого лазерного доплеровского анемометра, такие как: погрешность измерения, максимальная дальность зондирования, пространственная разрешающая способность и быстродействие.

• Методика проведения экспериментальных исследований и обработки экспериментальных данных;

• Подтверждение результатов теоретического исследования лазерного доплеровского анемометра на основе результатов экспериментов.

1.10. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

1.11. Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа изложена на 168 страницах машинописного текста, иллюстрируется 47 рисунками и состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы из 122 наименований.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель исследования и решаемые задачи, излагается цель, научная новизна, практическая значимость и сфера применения. Приводится краткое описание по главам.

В первой главе дается обзор основных работ в данном направлении и анализ основных существующих методов дистанционного зондирования скорости ветра. Обосновываются преимущества применения лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА) для зондирования скорости ветра в атмосфере. Показывается актуальность разработки оптических доплеров-ских локаторов (ОДЛ), использующих в качестве источника излучения полупроводниковые лазеры.

Вторая глава посвящена описанию разработанного лазерного доплеровского анемометра для контроля скорости ветра в приземном слое атмосферы. В основе принципа действия анемометра лежит следующему принципу. Акустооптический модулятор (АОМ) освещается излучением с плоским волновым фронтом. На АОМ подается сумма сигналов с чатотами + Излучение лазеры дифрагирует на двух бегущих

ультразвуковых волнах. Ограничимся рассмотрением только двух дифрагированных пучков первого порядка. Частоты этих пучков будут сдвинуты соответственно на величину/и/+/„ за счет дифракции света на двух бегущих ультразвуковых волнах. Эти пучки будут дифрагированны под углами:

6 + (1)

»зв

где /+/и - частоты подаваемых на АОМ сигналов;

Л -длина волны света,

ок - скорость звука в АОМ.

Область пересечения пучков, т е область интерференции, находится сразу после выхода из акустооптического модулятора Скорость перемещения иш ерференционной картины равна скорости и^ распространения акустических волн в кристалле АОМ Если рассеиватель пересекает интерференционную картину, то каждый из интерферерирующих пучков создаст рассеянную, на этом движущимся рассеивателе, волну В следствие интерференции рассеянных волн на фоточувствительной площадке фотоприемника (см рис 2) возникает временная ампчигудная модуляция интесивности принятого оптического сигнала Частота «биений» равна разности световых частот рассеяных волн и определяется доплеровским сдвигом частоты (ДСЧ) /л, который равен:

К

Го-—/н- (2)

ш=+1 Ъ+р + М)

Рис 1.

Дифракция света на двух ультразвуковых волнах

Выражение (2) представляет собой зависимость доплеровского смещения частоты /ц от скорости Ух рассеивателя Следует отметить, что чувствительность данного метода можно легко регулировать в широких пределах изменением частоты /„ Выражение (2) соответствует аналогичному выражению, применяемому для определения доплеровского смещения в существующих лазерных доплеровских анемометрах с дифференциальной схемой.

В результате разработки структурной схемы лазерного доплеровского анемометра была выбрана схема, которая показана на рис 2 Пучок

лазерного излучения направляется в акустоооптический модулятор, который ориентирован к падающему на него пучку так, что выполняется условие Брэгга - Вульфа. В результате на выходе АОМ образуется дифракционная картина, в которой максимум интенсивности приходится на один из порядков дифракции. Сигналы управления АОМ генерируются двумя генераторами, выской ГВЧ и низкой ГНЧ частоты (см. рис. 2). Далее, сигнал ГВЧ модулируется в амплитудном модуляторе А М сигналом ГНЧ. Полученный на выходе модулятора сигнал проходит через режекторный фильтр РФ, который вырезает из спектра амплитудно-модулированного сигнала одну боковую составляющую и уменьшает амплитуду несущей частоты в два раза. В результате такой фильтрации спектр управляющего сигнала представляет собой сумму двух сигналов с частотами, отличающимися на величину частоты сигнала ГНЧ.

В области пересечения пучков, выходящих из АОМ, образуется интерференционная картина, представляющая собой в пространстве «бегущие» эквидистантные плоскости. Интерферирующие пучки - это результат дифракции на двух акустических волнах, распространяющихся в кристалле АОМ. Так как эти пучки дифрагируют в одинаковый порядок

аэрозоль

Рис.2

ГВЧ - генератор высокой частоты, ГНЧ - генератор низкой частоты, АМ - амплитудный модулятор, РФ - режекторный фильтр, ПФ - полосовой фильтр, АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

дифракции, то они смещены относительно частоты падающего излучения в одну и ту же сторону по шкале частот. Величина смещения равна частоте сигнала ГНЧ. Небходимо отметить, что несущей частотой оптического сигнала является сигнал ГНЧ (см. (2)). Частота интенсивности рассеянного излучения на движущемся аэрозоле, из-за эффекта Доплера, отличается от частоты колебаний в интерференционной картине. Величина этого ДСЧ определяется согласно выраженнию (2).

Рассеянное излучение проецируется объективом на фоточувствительную площадку фотоприемника, на выходе которого образуется электрический сигнал, пропорциональный интенсивности излучения, попадающего в фотоприемник. Этот сигнал усиливается, проходит через полосовой фильтр ПФ и подается на вход АЦП, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Далее преобразованный сигнал подается в ЭВМ, которая производит выделение ДСЧ, расчет скорости ветра, а также вывод полученной информации на дисплей.

В третьей главе проводится исследование влияния мешающих факторов и конструкционных параметров на основные показатели разрабатываемого лазерного доплеровского анемометра, такие как: погрешность измерения, максимальная дальность зондирования, пространственная разрешающая способность и быстродействие. Также в этой главе приводятся рекомендации по выбору параметров элементов структурной схемы разработанного лазерного доплеровского анемометра.

При интерференции гауссовых пучков, сигнал на выходе фотоприемника (без учета шумов) описывается выражением

где Яфп - чувствительность ФПУ при частоте сигнала/„, т.е. при V- 0; ¿¿о - ширина измерительного объема;

V- скорость рассеивающей частицы в измерительном объеме; Ф0 - амплитуда оптического сигнала от центра измерительного

объема.

При пролете светорассеивающей частицы через измерительный объем ОДЛ вследствие конечного времени пролета спектр сигнала имеет ширину 4/а (для гауссовых пучков):

Погрешность А У измерения скорости ветра рассчитывается согласно общей методике определения функций ошибок. Погрешность АУ измерения скорости ветра определяется следующим выражением:

(3)

... дУ . , дУ dV .

где Д/й - отклонение несущей частоты сигнала от номинального значения;

Д/а - погрешность определения ДСЧ;

Аи,в - отклонение скорости звука в АОМ от номинального значения.

дУ

В (5) слагаемое -ДЛ относится к методической погрешности и

З/д

является погрешностью измерения сдвига доплеровской частоты и определяется погрешностью преобразования аналогового сигнала в АЦП и подУ

следующего его восстановления с помощью ЭВМ. Слагаемое -А/н

¿4/«

является основной инструментальной погрешностью, которая обуславливается нестабильностью ГНЧ (см. рис, 2) и Отклонением его частоты от

номинального значения. Последнее слагаемое в (5)

дУ л

--является

дом *

дополнительной инструментальной погрешностью и определяется отклонением скорости распространения звука в кристалле АОМ, которая зависит от температуры кристалла, от номинального значения.

Полученное в результате аналитического расчета выражения (5), среднеквадратическое значение полной погрешности оу измерения скорости ветра определяется выражением:

4К,

max ,41^2 max

V

j ' max

/„+2

r max

(2A-1)

sin

л 2к

121

Ы

1

' V ' 2 (Т2 + 2УР 2 „2 2

[/и J + n0+P(t-20°) at

где Afamax - максимальная ширина спектральной линии; duo - поперечный размер измерительного объема; Ужти - максимальная проекция вектора скорости рассеивателя; /Ацп - частота дискретизации по времени АЦП; aAf - среднеквадратическое отклонение несущей частоты;

а, - среднеквадратическое отклонение измеренного значения температуры от фактического;

А: - порядок полосового фильтра с частотной характеристикой Бат-терворта.

В результате анализа вклада каждой из вышеприведенных погрешностей в полную погрешность измерения о^ получен следующий вывод: основной вклад в полную погрешность измерения скорости ветра вносит погрешность преобразования сигнала в АЦП и последующего его восстановления в ЭВМ, которая, в свою очередь, определяется порядком полосового фильтра к и частотой дискретизации по времени АЦП /А11п. Следует честь, что выражения (5) и (6) определяют погрешность измерения скорости ветра, связанную с погрешностью преобразования сигнала в АЦП и не учитывают методическую погрешность, вносимую методом выделения ДСЧ при обработке восстановленного сигнала в ЭВМ.

ев §

(в о

JS

О. и Я

Ж

20 40 60 80

Дистанция зондирования Z, м

Рис. 3

Зависимость размеров измерительного объема от дальности зондирования при диаметрах d„ лазерного пучка 5 (/) и 7 (2) мм.

-----ширина d„0 измерительного объема,

----высота huo измерительного объема,

- длина 1ио измерительного объема.

Пространственная разрешающая способность определяется размерами измерительного объема. За границы измерительного объема приняты

точки пространства, в которых интенсивность, относительно центра измерительного объема спадает в е раз. В пространстве эти точки образуют эллипсоид с осями (ориентация системы координат соответствует рис. 1, ось,у перпендикулярна плоскости рисунка): по координате х:

где

г2 ■л2

4 я2-а!2 ЛЖ2-^+22-}2

-2'

я2-Л2 оЬ

по координате у:

по координате г:

-

2-Х 2я4„

I ио ~

ж

(7)

(8)

(9)

с/„ - диаметр пучка лазера; Я -длина волны излучения лазера; vзв - скорость звука в кристалле АОМ; 2- дистанция зондирования.

При использовании типовых значений параметров, входящих в (7), (8) и (9) был произведен оценочный расчет и построен графики зави-

ю

105

10

<Л'>

V?

100

20

40

60

$0

100

2, и

Рис. 4.

Зависимость среднего числа аэрозольных частиц <Л'>, пере-

секающих измерительный объем за единицу времени от дис-

танции зондирования 2.

симости размеров измерительного объема от дистанции зондирования для двух значений диаметра пучка лазера Графики приведены на рис. 3. В результате анализа (7), (8) и (9) показано, что размеры измерительного объема уменьшаются с увеличением диаметра пучка лазера с1„ и увеличиваются с увеличением дистанции зондирования 2, т.е. с увеличением дистанции зондирования 2 и уменьшением диаметра пучка лазера с/„ пространственная разрешающая способность ухудшается.

Среднее число частиц пересекающих измерительный объем за единицу времени определяется концентрацией частиц с„, скоростью движения V и площадью измерительного объема с учетом (8) и (9):

Среднее число частиц в измерительном объеме за единицу времени равно среднему числу сигнальных импульсов за единицу времени. График зависимости среднего числа частиц <М>, пересекающих измерительный объем за единицу времени от дистанции зондирования 2, рассчитанный при использовании типовых значений параметров, приведен на рис. 4.

(10)

08

06

1

О

о

5

10

15

20

25

30

N

Рис.5.

Зависимость плотности вероятности /)(ЛГ) появления N частиц в измерительном объеме от дистанции 2 зондирования. При 2= 15 м (1); 2 = 50 м (2); 2= 80м (3).

Быстродействие анемометра на малых дистанциях зондирования определяется малым количеством сигнальных импульсов за единицу вре-

мени На больших дистанциях зондирования число сигнальных импульсов за единицу времени велико и быстродействие определяется постоянной времени системы первичной обработки информации и временем обработки информации в ЭВМ Это подтверждают результаты, полученные при расчете режима работы анемометра. График зависимости плотности вероятности появления N частиц в измерительном объеме от дистанции 2 зондирования представлен на рис. 5. Показано, что режим работы анемометра зависит от дальности зондирования и размеров измерительного объема, так на ближних дистанциях зондирования анемометр работает в одночас-тичном режиме, на дальних дистанциях зондирования режим работы анемометра является многочастичным (см рис. 5)

Максимальная дальность зондирования определяется мощностью лазера и пороговым потоком фотоприемника Ф„ор. Минимальная мощность лазера Р„ т1П, необходимая для обеспечения максимальной дальности зондирования Z тах. при отношении «сигнал-шум» Ц, определяется выражением:

р . 'min

пор

L + Zimx ' ^ , ^шах2 'Л2

-d* +Zmax2 -Л'

2

/JeZ,

max

2 2

i № 1 пр.об^иф тобЧЯГц Dnp.o616Qsca («)

(И)

где т„р о6 - коэффициент пропускания приемного объектива,

тиф - коэффициент пропускания интерференционного фильтра г\ - коэффициент оптической эффективности АОМ, гпб - коэффициент пропускания передающего объектива, АV об - световой диаметр приемного объектива; г„ - радиус рассеивающей частицы; сч - концентрация частиц с радиусом гч в воздухе; Q(a) - фактор эффективности рассеяния в направлении а; AZ - минимально разрешаемая дистанция зондирования. График зависимости минимальной мощности Р„ mm лазера от порогового потока Фпор приемной системы (для дистанции зондирования Z = 100 м ) приведен на рис 6 При оценочном расчете минимальной мощности лазера Р„ пш по выражению (11) было показано, что результаты расчета соответствуют по величине с мощностям лазеров, используемых в ОДЛ аналогичного назначения Этим подтверждается правильность выражения (11), полученного в ходе теоретического исследования.

В результате выработки рекомендаций по выбору параметров элементов структурной схемы разработанного лазерного доплеровского анемометра была показана возможность применения полупроводниковых

лазеров в качестве источника излучения. Также показано, что с точки зрения минимизации погрешности измерения, наилучшим является применение в АОМ кристаллов с высокой скоростью распространения акустической волны.

105 !04 103 Лтт, ЮО

Вт

10

1 0.1

0.01 _______

МО"13 1-Ю-12 110~" М0"'° 1-Ю-9 1-ю"8 МО7

Фпор, ВТ

Рис. 6.

Зависимость минимальной мощности Ря т,„ лазера от порогового потока Фтр приемной системы. (для дистанции зондирования 2 = 100м)

В четвертой главе проводится описание экспериментальных исследований модели разработанного лазерного доплеровского анемометра. Для проведения исследования были разработаны и созданы экспериментальные модели разработанного анемометра и одного из существующих анемометров (оба анемометра относятся к дифференциальному типу лазерных доплеровских анемометров). При исследовании зависимости ДСЧ от скорости рассеивателя использовалась модель движущегося рассеива-теля, которая представляет собой вращающуюся нить. Нить приводится в движение посредством электродвигателя. Фактическая скорость нити измеряется по периоду следования импульсов пересечения нитью измерительного объема. Аналогичная методика широко используется при исследовании ОДЛ.

/д, Гц Рис. 7.

График зависимости скорости от доплеровского сдвига частоты

- расчетная зависимость по формуле (2),

------- отклонение от расчетной зависимости на 0,3 м/с,

х результат экспериментальных исследований.

п

Рис. 8.

Результат измерения скорости воздушного потока (и - номер сигнального импульса). ооо - результаты измерения;

--- - среднее значение по реализациям;

----- - среднеквадратическое отклонение результатов

измерения;

- - результат усреднения по реализациям.

График на рис. 7 показывает, что результаты измерений полностью соответствуют теоретической зависимости ДСЧ от скорости рассеи-вателя в измерительном объеме, здесь же видно, что среднеквадратическая погрешность, достигнутая при измерениях, не превышает 0,3 м/с. Полученные в ходе измерения скорости нити результаты являются подтверждением результатов теоретических исследований и показывают, что погрешность измерения скорости рассеивателя не превысила 0,3 м/с.

Проведены измерения скорости воздушного потока и получена серия сигнальных импульсов. При вычислении ДСЧ этих импульсов получено распределение по мгновенным скоростям частиц в потоке, которое показано на рис. 8. Также на этом рисунке показаны результаты усреднения по мгновенным скоростям Среднеквадратическое отклонение измеренных значений мгновенных скоростей составило 0,125 м/с. Из полученных результатов видно, что погрешность измерения скорости ветра не превышает установленную ранее величину в 0,3 м/с.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Разработан простой, надежный и не дорогостоящий лазерный доплеровский анемометр, который использует полупроводниковые лазеры, имеет меньшее энергопотребление.

2. Получены зависимости погрешности измерения скорости ветра, максимальной дальности зондирования, пространственной разрешающей способности и быстродействия от параметров элементов структурной схемы разработанного лазерного доплеровского анемометра и мешающих факторов.

3. Выработаны рекомендации по выбору параметров элементов структурной схемы анемометра.

4. В результате экспериментальных исследований подтверждены, полученные в результате теоретических исследований выводы. С помощью модели разработанного лазерного доплеровского анемометра измерена скорость воздушного потока.

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬ ТА ТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ.

1. Брысин H.H. Концептуальная модель: Оптический измеритель скоростей аэрозоля и коллоидных частиц. // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №2, - М.: Изд-во МГАПИ, 2000. - с. 3-6.

2. Брысин H.H. Акустооптический измеритель малых продольных перемещений. // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №4, - М.: Изд-во МГАПИ, 2002. - с. 6-9.

3. Брысин H.H. Исследование вопросов сопряжения лазерных до-плеровских анемометров с персональными ЭВМ // Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права. Научные труды VII Международной научно-практической конференции (г. Сочи, 2004 г.). - М.: Изд-во МГАПИ, 2004. - с. 104-109.

4. Брысин H.H., Шелемехов И.Н. Акустооптический метод измерения скорости ветра // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №6, - М.: Изд-во МГАПИ, 2004. - с. 64-70.

5. Брысин H.H., Шелемехов И.Н. Оптический метод измерения скорости течения жидкости // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №6, - М.: Изд-во МГАПИ, 2004. - с. 64-70.

6. Брысин H.H. Двухлучевой интерферометр на основе ячейки Брэгга // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Труды III Международного семинара, (г. Алушта, 2004 г.). - М.: Изд-во МГУ, 2004. - с. 153-155.

7. Брысин Н. Н. Применение дифференциальных схем лазерных доплеровских анемометров сопряженных с ЭВМ // Новые информационные технологии: Сборник трудов VIII Всероссийской научно-технической конференции (г. Москва, 2005 г.). - М.: Изд-во МГАПИ, 2005. - с. 134— 141.

Принято к исполнению 28/07/2005 Исполнено 29/07/2005

Заказ Кг 963 Тираж: 75 экз

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 www.autoreferat.nl

*U305

РНБ Русский фонд

2006-4 16019

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ

ВЕТРА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

1.1 Обзор методов дистанционного измерения скорости ветра

1.2 Обзор основных типов оптических доплеровских локаторов

1.3 Анализ результатов применения оптических доплеровских локаторов для зондирования скорости ветра в атмосфере

1.4 Выводы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОГО ДОПЛЕРОВСКОГО АНЕМОМЕТРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ВЕТРА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

2.1 Описание принципа построения лазерного доплеровского анемометра

2.2 Анализ вариантов построения структурной схемы лазерного доплеровского анемометра

2.3 Преимущества и недостатки лазерного доплеровского анемометра для контроля скорости ветра в приземном слое атмосферы

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

УЗЛОВ АНЕМОМЕТРА НА ЕГО ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

3.1 Моделирование входных сигналов

3.2 Влияние параметров элементов структурной схемы анемометра на погрешность измерений

3.3 Влияние параметров элементов структурной схемы анемометра на пространственную разрешающую способность

3.4 Влияние параметров элементов структурной схемы анемометра на его быстродействие

3.5 Влияние параметров элементов структурной схемы анемометра на максимальную дальность зондирования

3.6 Разработка методики выбора основных параметров элементов структурной схемы анемометра

3.7 Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕР НОГО ДОПЛЕРОВСКОГО АНЕМОМЕТРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СКОРОСТИ ВЕТРА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

4.1 Обоснование проводимых экспериментов

4.2 Описание экспериментальных установок

4.3 Методика обработки экспериментальных данных

4.4 Анализ результатов экспериментов

4.5 Выводы

Физическая картина большинства реальных аэро- и гидродинамических потоков чрезвычайно многообразна и сложна, и даже в простейших случаях трудно воспользоваться для ее описания соответствующими уравнениями движения. Нелинейность задач в теоретической аэрогидродинамике и невозможность их строгого аналитического решения выдвигают на первый план экспериментальные методы измерения параметров потоков в лабораторных и естественных условиях. Это особенно касается турбулентных потоков, так как большинство естественных потоков относится к этой категории. Разнообразие объектов исследования и сложность решаемых задач требуют применения новейших достижений измерительной техники и методов исследования пространственного распределения скорости потоков.

Пространственное распределение скорости — важнейший параметр, определяющий характер течения жидких, газообразных, плазменных и многофазных сред. Методы дистанционного измерения скорости воздушных потоков, использующие лазерное излучение, позволяют выполнять одновременно локальные измерения мгновенных значений ряда параметров потоков: скоростей, температур и концентраций (плотностей) частиц.

Аппаратура дистанционного зондирования скорости ветра в приземном слое атмосферы требуется в химической и атомной промышленности для определения направления и скорости ветра в моменты аварийных выбросов токсичных и радиоактивных веществ в атмосферу, с целью прогнозирования последствий и очагов заражения. Также точная и своевременная информация о ветровом поле в приземном слое атмосферы позволит увеличить безопасность полетов летательных аппаратов и снизить процент аварий и катастроф. Так, например, в настоящее время особый интерес вызывают проблемы, связанные с обеспечением безопасности полетов летательных аппаратов, где самые ответственные этапы: взлет и посадка, т.к. во время совершения взлета или посадки летательный аппарат наиболее уязвим. В этот момент имеет малую скорость и находится в непосредственной близости от земли. При этом наиболее важной является информация о ветровом поле приземного слоя атмосферы (на высотах до 150 м).

По этим причинам, особую актуальность приобретает разработка современных, простых в производстве и обслуживании, надежных и компактных анемометров для измерения скорости воздушных потоков в приземном слое атмосферы.

Чтобы получить данные о ветровом поле, необходимо произвести измерения скоростей воздушных потоков за короткий интервал времени в большом объеме пространства. Очевидно, что это можно реализовать, используя дистанционные методы измерения скоростей воздушных потоков. Несмотря на бурное развитие программного обеспечения, темпы развития методов и аппаратуры для проведения измерения скоростей воздушных потоков крайне невысоки. Существующая, на данный момент, для этих целей аппаратура, имеет большие стоимость и габариты, что делает ее непригодной для проведения оперативных исследований в полевых условиях.

Первые работы, посвященные разработке теоретических и экспериментальных основ лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА) и ее практическому применению, были опубликованы в 1964 г., а с 1978 г. началось интенсивное исследование практического применения ЛДА во многих областях науки и техники. История разработки лазерных беззондовых методов насчитывает около 40 лет. За это время выполнен ряд фундаментальных физических исследований, раскрывших уникальные возможности и перспективность лазерных методов. Большой вклад внесли работы Б. С. Ринкевичюса — одного из первых исследователей в области лазерной анемометрии в нашей стране, группы новосибирских ученых во главе с В. С. Соболевым, коллектива ученых под руководством Г. JI. Гродзовского, решивших комплексные научно-технические проблемы разработки, создания и промышленного внедрения методов лазерной диагностики. В становление и развитие лазерных бесконтактных методов внесли свой вклад и зарубежные ученые: Йех, Кумминс, Дурст, Уайтлоу, Меллинг, Голдштейн, Грэйтид, Дюррани, Лединг, Ламлей и многие другие.

Лазерные методы позволяют выполнять одновременно локальные измерения мгновенных значений ряда параметров потоков: скоростей, температур и концентраций (плотностей) частиц. Эти методы особенно полезны при исследовании труднодоступных и мелкомасштабных потоков, химически активных и высокотемпературных потоков, потоков в плазме и МГД генераторах, в реактивных струях и в ударных трубах и т. д.

В настоящее время актуальным вопросом является возможность сопряжения лазерных доплеровских анемометров с неспециализированными ЭВМ для обработки полученной информации. Также особый интерес представляет аппаратура, позволяющая проводить непрерывное исследование локального ветрового поля в автономном режиме с большой точностью. Очевидно, что для широкого внедрения ЛДА в промышленности и экологических службах требуется создание простого и компактного оптического доплеровского локатора (ОДЛ). Но в настоящий момент, несмотря на то, что такие разработки ведутся, еще не созданы ОДЛ, отвечающие таким требованиям.

Цель диссертации: Повышение эксплуатационных показателей атмосферных анемометров посредством разработки основы оптико-акустического метода измерения скорости ветра в приземном слое атмосферы.

Научная новизна:

• Исследована новая оптическая схема лазерного доплеровского анемометра, позволяющая применять полупроводниковые лазеры в качестве источника излучения.

• Найдены зависимости, описывающие влияние мешающих факторов и параметров узлов анемометра на погрешность измерений, пространственную разрешающую способность, быстродействие и максимальную дальность зондирования прибора.

Решаемые задачи:

• Теоретическое исследование лазерного доплеровского анемометра с новой дифференциальной схемой для контроля скорости ветра в приземном слое атмосферы.

• Исследование влияния мешающих факторов и конструкционных параметров на основные показатели разрабатываемого лазерного доплеровского анемометра, такие как: погрешность измерения, максимальная дальность зондирования, пространственная разрешающая способность и быстродействие.

• Разработка методики выбора основных параметров элементов структурной схемы разрабатываемого оптического доплеровского локатора.

• Подтверждение результатов теоретического исследования лазерного доплеровского анемометра на основе результатов экспериментов.

Методы и средства исследования.

Эксперименты производились на созданных моделях анемометров с использованием универсальных и специализированных приборов. Регистрация полученных в ходе экспериментов сигналов производилась посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП), сопряженным с ЭВМ. Для математических расчетов и обработки полученных экспериментальных данных применялись пакеты программного обеспечения MathCad и SpectraLab. В теоретических исследования применялась теория функций ошибок и методы функционального анализа.

Краткое содержание глав диссертации: Введение.

• Излагается цель, научная новизна, практическая значимость и очерчивается область применения.

• Приводится краткое описание по главам и основные научные положения, выносимые на защиту.

4.5 ВЫВОДЫ.

1. Проведенные экспериментальные исследования разработанного этой работе лазерного доплеровского анемометра показали правильность сделанных ранее теоретических расчетов и выводов.

2. Экспериментально подтверждена линейная зависимость ДСЧ от скорости воздушного потока.

3. Разработанный лазерный доплеровский анемометр может использоваться для контроля скорости ветра в приземных слоях атмосферы.

4. При измерениях скорости воздушного потока моделью разработанного лазерного доплеровского анемометра среднеквадратическое отклонение измеренных мгновенных скоростей составило 0,125 м/с, что ниже типичной погрешности измерения атмосферных анемометров равной 0,3 м/с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1) На основе анализа состояния современных методов и средств контроля скорости воздушных потоков показана перспективность разработки лазерных доплеровских анемометров.

2) Предложен принцип построения структурной схемы лазерных доплеровских анемометров, позволивший разработать анемометр для контроля скорости воздушных потоков в приземном слое атмосферы, который имеет более высокие эксплуатационные показатели по сравнению с существующими аналогами.

3) Найдены зависимости погрешности измерения скорости ветра, максимальной дальности зондирования, пространственной разрешающей способности и быстродействия от параметров элементов структурной схемы разработанного лазерного доплеровского анемометра и мешающих факторов.

4) Разработана методика выбора основных параметров элементов структурной схемы анемометра.

5) В результате экспериментальных исследований подтверждены выводы, полученные в ходе теоретических исследований.

1. Алехин В. И., Корытцев И. В., Сидоров Г. И. Оценка погрешности измерения компонент скорости ветра и температуры радиолокационно-акустическим методом. // Радиометеорология. Труды VI Всесоюзного совещания, Таллин, 20-23 апреля 1982 г. с. 335-336.

2. Алехин В. И., Рыженко А. И., Сидько В. И., Сидоров Г. И. Измерение скорости ветра непрерывным доплеровским акустическим локатором в условиях аэропорта. // Радиометеорология. Труды VI Всесоюзного совещания, Таллин, 20-23 апреля 1982 г. — с. 322-324.

3. Ахманов С.А. Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. - 656 с.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974.-464 с.

5. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. — М.: Наука, 1980. — 976 с.

6. Брысин Н.Н. Акустооптический измеритель малых продольных перемещений. // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №, М.: Изд-во МГАПИ, 2004. - с. 6-9.

7. Брысин Н. Н. Применение дифференциальных схем лазерных доплеровских анемометров сопряженных с ЭВМ // Новые информационные технологии: Сборник трудов VIII Всероссийской научно-технической конференции (г. Москва, 2005 г.) М.: МГАПИ, 2005.-с. 134-141.

8. Брысин Н.Н., Шелемехов И.Н. Акустооптический метод измерения скорости ветра // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №6, М.: Изд-во МГАПИ, 2004. - с. 64-70.

9. Брысин Н.Н. Двухлучевой интерферометр на основе ячейки Брегга // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Труды III Международного семинара. Сентябрь 2004 г., Алушта. М.: Изд-во МГУ, 2004. - с. 153-155.

10. Влияние тропосферы и подстилающей поверхности на работу PJIC./ Н. П. Красюк, В. JI. Коблов, В. Н. Красюк. М.: Радио и связь, 1988. - 216 с.

11. Гельман М.М. Аналогово-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. М.: Изд-во стандартов, 1989. -320 с.

12. Грановский В. А. Динамические измерения: Основы метрологического обеспечения. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. - 220 с.

13. Гроздовский Г.Л. В кн.: Физические методы исследования прозрачных неоднородностей. М., НТО «Машпром», 1977, с. 13-17.

14. Гроздовский Г.Л. Учен. зап. ЦАГИ, 1974, 5, №2, с. 91-92.

15. Делов И. А., Тарасенко О. А., Дмитриенко О. Т. Рудакова Н. А. Импульсная акустическая система для дистанционного зондирования параметров нижней атмосферы. // Радиометеорология. Труды VI Всесоюзного совещания, Таллин, 20-23 апреля 1982 г. — с. 324-327.

16. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения. / Перевод под ред. А. А. Черникова. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-513 с.

17. Дубнищев Ю.Н., Ринкевичус Б.С. Методы лазерной доплеровекой анемометрии. — М.: Наука, 1982. — 304 с.

18. Дюррани Т., Грейдит К. Лазерные системы гидродинамических измерениях: Пер. с англ. — М.: Энергия, 1980. 336 с.

19. Ермаков О. Н. Прикладная оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. -416 с.

20. Зуев В. Е. Прозрачность атмосферы для видимых и инфракрасных лучей. М.: Советское радио, 1966. - 316 с.

21. Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. М.: Радио и связь, 1981. - 288 с.

22. Зуев В.Е., Наац И.Е. Обратные задачи лазерного зондирования атмосферы. — Новосибирск: Наука, 1982. — 282 с.

23. Информационно-измерительная техника и технологии. / Ред. Раннев Г. Г. М.: Высшая шк., 2001.-317 с.

24. Иванов А. А., Мельничук Ю. В., Моргоев А. К. и др. Доплеровские радиолокационные наблюдения воздушных движений в мощных конвективных облаках. // Радиометеорология. Труды VI Всесоюзного совещания, Таллин, 20-23 апреля 1982 г. с. 332 - 335.

25. Каллистратова М. А., Кредер Й., Петенко И. В., Тиме Н. С. Опыт измерения скорости ветра методом акустического зондирования. // Радиометеорология. Труды VI Всесоюзного совещания, Таллин, 20-23 апреля 1982 г. с. 319-322.

26. Качурин Л. Г. Методы метеорологических измерений. JL: Гидрометеоиздат, 1985 г. -456 с.

27. Калашников В.В. Применение информационно-измерительных систем в метеорологии гидрологии. М.: Машиностроение, 2000. — 231 с.

28. Калитеевский Н. И. Волновая оптика: Учеб. Пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая шк., 1995. - 463 с.

29. Клочков В.П., Козлов Л.Ф. Лазерная анемометрия, дистанционная спектроскопия и интерференция. Киев: Наукова думка, 1985. — 760 с.

30. Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптико-локационная модель континентального аэрозоля. - Новосибирск: Наука, 1982. — 198 с.

31. Лазерное доплеровское измерение скорости потоков жидкости и и газов. / Под ред. Г. Л. Гроздовского. М., 1976, 420 с. - (ОНТИ ЦАГИ; № 481)

32. Лазерный контроль атмосферы / Р.Т. Коллис, Э. Д. Хинкли, X. Инава и др. М.: Мир, 1979. - 416 с.

33. Мак-Картни Э.Д. Оптика атмосферы: Рассеяние света молекулами и частицами. М.: Мир, 1979. - 421 с.

34. Моргунов Т. Квант. Электрон., 1978, 5, № 4, с. 765-769.

35. Назаров Н.Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. М.: Высшая школа, 2002. — 348 с.

36. Нил М., Мьюто А. Динамический контроль аналого-цифровых преобразователей // Электроника, 1982, № 4. с. 49-57.

37. Новоселов О. Н., Фомин А. Ф. Основы теории и расчета информационно-измерительных систем. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1991. -336 с.

38. Основные термины в области метрологии. / Юдин М. Ф., Селиванов М. Н., Тищенко О. Ф., Скороходов А.И.: Под ред. Тарбеева Ю. В. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 112 с.

39. Павлов А. В. Оптико-электронные приборы (Основы теории и расчета). М.: Энергия, 1974 г. - 360 с.

40. Пахомов И. И., Рожков О.В., Рождествин В. Н. Оптико-электронные квантовые приборы: Учеб. пособие для вузов. Под ред. И. И. Пахомова. -М.: Радио и связь, 1982.-456 с.

41. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве. М.: Советское радио, 1977. - 336 с.

42. Ринкевичус Б.С. Янина Г.М. Турбулентные двухфазные течения — Таллин: Ин-т термо- и электрофиз. АН ЭССР, 1976. 162 с.

43. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. -592 с.

44. Рыхов С.М. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 1. М.: Наука, 1976.

45. Саржевский A.M. Оптика. Полный курс. Изд 2-е. — М.: Едиториал УРСС, 2004. 608 с.

46. Сигналы и помехи в лазерной^ локации. / В. М. Орлов, И. В. Самохвалов, Г. М. Креков и др.; Под ред. В. Е. Зуева. М.: Радио и связь, 1985.-264 с.

47. Смеркалов В. А. Прикладная оптика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1997.— 335 с.

48. Смирнов В. И., Тимофеев А. С. Труды МЭИ. Физ. Оптика, 1981, № 519, с. 41-47.

49. Смоктий О.И., Кобякова Н.В. Адаптивные оптические модели земной атмосферы. СПб, 1990.

50. Смоктий О.И., Аниконов А.С, Кобякова Н.В. Моделирование оптических характеристик полидисперсного аэрозоля. JI, 1990.

51. Титов А. А. Некоторые вопросы измерения положения объекта гетеродинным методом. // Автометрия, 1991, №2. с. 91-93.

52. Филиппов В. JI., Мирумянц С. О. Анализ среднестатистических спектральных зависимостей коэффициента аэрозольного ослабления в области 0,59 10 мкм. - Изв. вузов СССР. Сер. Физика, 1972, № 10, с. 103106.

53. Франсон Н., Сланский С. Когерентность в оптике. -М.: Наука, 1967. -220 с.

54. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование: Учеб. Пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Энергатомиздат, 1985. - 439 с.

55. Цифровая обработка сигналов. / А. Б. Сергиенко. СПб.: Питер, 2002. -608 с.

56. Элементы теории светорассеяния и оптическая локация. / Под ред. В.И. Орлова. Новосибирск: Наука, 1982 г. - 252 с.

57. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Логос, 2004. — 472 с.

58. Abreu V. J. Appl. Opt., 1979, 18, N 17, p. 2992-2997.

59. Adrian R. J., Goldstein R. J. "Analysis of a laser Doppler anemometer" in Selected papers on laser Doppler velocimetry. R. J. Adrian, Editor. SPIE Milestone Series vol. MS 78. p. 58-64 (1993).

60. Archbold E., Ennos A. E. The engineering uses of holography. — London; NewYork: Cambridge Univ. press, 1972. 489 p.

61. Banakh V., Smalikho I., Kopp F., Rahm F., Werner C. "Laser Doppler wind sensor in the atmospheric boundary layer" in Lidar and Atmospheric Sensing, Richard J. Becherer, Editor, Proc. SPIE 2505, p. 103-111 (1995).

62. Barnes H. В., Farmer W. M. Appl. Opt., 1980, 19, N 17, p. 2930-2933.

63. Bartlett K. G., She C. L. J. Opt. Soc. Amer., 1979, 69, N 3, p. 455-459.

64. Bartlett K. G., She C. L. Appl. Opt., 1976, 15, N 8, p. 1980-1983.

65. Bazsun P. Ocena maksymalnogo bledu dynamicznogo przetwornika A/C szeregowo-rownoleglego porownania// Pomiary, automatyka, kontrola, 1979. N 11. S. 400-402.

66. Cole J. В., Swords M. D., Thomans P. S. J. Phys. D, 1980, 13, N 7, p. 1137-1143.

67. Eberhardt E. H. Appl. Opt., 1967, 6, p. 252-255.

68. Eberhard W. L., Schotland R. M. Ibid., 1980, 19, N 17, p. 2967-2976.

69. F.T. Majo Jr. Simplified laser Doppler velocimeter optics./ Journal of physics E.: Scientific Instruments. Vol. 3. pp. 235 237. (1970).

70. Farmer W. M., Brayton D. B. Ibid., 1971, 10, N 10, p. 192-198.

71. Franson M. Optical interferometry. New York: Acad. Press, 1966 - 432 p.

72. Goldstein R. J., Adrian R. J.-Rev. Sci. Instrum., 1971, v. 42, №9, p. 1317.

73. Grandl Jr.-Trans. ASME, 1975, 197, N 1, p. 113-116.

74. Greated C.A.-J. Phys. E, 1971, 4, N3, p. 585-588.

75. Hanson S. J. Phys. E, 1978, 11, N 3, p.203-206.

76. Huffkaer R. M., Jelalian A. V., Thomson J. A. L. Proc. IEEE, 1970, 58, N .2, p. 322-331.

77. Hwang I. H. "Portable aerosol lidar using fiber-coupled diode laser" in Lidar

78. Remote Sensing for Environmental Monitoring IV, edited by Upendra N. Singh, Proceedings of SPIE Vol 5154 (SPIE. Bellingham. WA. 2003), p. 24-30.

79. Jabczynski J. K., Szczesniak A. "Digital processing of Doppler signals by means of fast Fourier transform" in Optical Velocimetry, Maksymilian Pluta, Editor, Proc. SPIE 2729, p. 103-109 (1996).

80. Kavaya M. J., Koch G. J., Petros M. et al. "Testbed Doppler wind lidar and intercomparison facility at NASA Langley Research Center" in Lidar remote sensing for industry and environment V, Upendra N. Singh, Kohei Muzutani,

81. Editors, Proc. SPIE 2956, p. 167-174 (1994).

82. Keipert A., Giggenbach D. "Design of a compact semiconductor laser wind sensor" in Lidar and Atmospheric Sensing, Richard J. Becherer, Editor, Proc. SPIE 2505, p. 112-120(1995).

83. Kennedy L. Z., Bilbro J. W. Appl. Opt., 1979, 18, N 17, p. 3010-3013.

84. Kenkuchi O., Tsutoma Y. In: Measur. Flow Proc. IMEKO Symp. Flow Measur and Contr. Ind., Tokyo, 1979, Tokyo, 1980, p. 181-186.

85. Kerry A. T. AIAA Paper, 1976, N 76 - 333, p. - 1-9.

86. Kobayashi Т., Mizoguchi Y., Matsumura Т., Kawato S. "Development of acompact direct-detection Doppler lidar system for wind profiling" in Lidar

87. Remote Sensing for Industry and Environment Monitoring, edited by Upendra N. Singh, Toshikasu Itabe, Nobuo Sugimoto. Proceedings of SPIE Vol 4153 (SPIE. Bellingham. WA. 2001), p. 329-338.

88. Kobayashi Т., Sun D., Hironaka A. "Development of UV aerosol and molecular scattering lidar for wind and temperature measurement", International Laser Sensing Symposium ILSS'99, S4-3, p. 165-168, 1999.

89. Krawczyk R., Ghibaudo J., Labandibar J., Willetts D. V. et al. "ALADIN: an atmosphere laser Doppler wind lidar instrument for wind velocity measurements from space" in Lidar Techniques for Remote Sensing II, Christian Werner,

90. Editor, Proc. SPIE 2581, p. 178-190 (1995).

91. Landing L., Jenser A. S., Fog C. et al. Appl. Opt., 1978, 17, N 10, p. 19861988.

92. Laser velocimetry and particle sizing/ Eds. H. D. Thompson, W. H. Stevenson. Washington etc.: Hemisphere publ. Corporat. 1978. 554 p.

93. Lawson R., Paul C. J. Appl. Meteorol., 1979, 18, N 10, p. 1362-1368.

94. McKay J. A. "Edge filter and fringe imaging for laser Doppler wind speed measurement" in Laser Radar Technology and Applications II, Gary W. Kamerman, Editor, Proc. SPIE 3065, p. 420-428 (1997).

95. McKay J. A., Wilkerson T. D. "Direct-detection wind-speed Doppler lidar systems" in Application of Lidar to Current Atmospheric Topics II, Arthur J. Sedlacek III, Kenneth W. Fischer, Editors, Proc. SPIE 3127, p. 42-53 (1997).

96. Morse T. D.-J. Phys., 1978, El 1, N 2, p. 137-139.

97. Moshuba A. J. Jap. Soc. Aeronaut. And Space Sci., 1977, 25, N 280, p. 510-516.

98. Odiss M. Opt. Lett., 1977, 1, N 5, p. 175-178

99. Owens J. C. Appl. Opt., 1977, 16, N5, p. 1145-1152.

100. Post M. J. Appl. Opt., 1979, 18, N 15, p. 2645-2653.

101. Reach S. J. Phys. E, 1977, 10, N 10, p. 1009-1013.

102. Roccato D. Remote Sens. Environ., 1974, 3, N 4 , p. 219-227.

103. Rudi S. In: Proc. 13th Int. Congr. High Speed Photogr. And Photonics. Tokyo, 1979, p. 101-108.

104. Shinizu H., Sasano Y., Yasuoka Y. et al. Ogo buturi, 1981, 50, N 6, p. 616-620.

105. Smart A. E., Moore C. J. AIAA Journal, 1976, 14, N3, p. 363-370.

106. Wall L. S. J. Opt. Soc. Amer., 1974, 25, N 4, p. 498-500.

107. Watraisiewicz B. W., Rudd M. J. Laser doppler measurements. -London; Boston: Buttermorth and со., 1975. 160 p.

108. Wood O. R. Proc. IEEE, 1974, 62,«N 11, p. 355-397.

109. Сайт производителя полупроводниковых приборов Vishay -http://www.vishay.com/photo-detectors/photo-pin-diodes/.

110. Сайт российского производителя электровакуумных приборов ЦНИИ «Электрон» http://electron.spb.ru/russian/photomultipliers.html.

111. Дейрмемджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. - 165 с.

112. Брысин Н.Н. Концептуальная модель: Оптический измеритель скоростей аэрозоля и коллоидных частиц. // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №2, М.: Изд-во МГАПИ, 2000. - с. 3-6.

113. Брысин Н.Н., Шелемехов И.Н. Оптический метод измерения скорости течения жидкости // Сборник трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ №6, М.: Изд-во МГАПИ, 2004. - с. 64-70.