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激光雷达白皮书

一、什么是相干多普勒测风激光雷达?

   相干多普勒激光雷达采用多普勒体制,利用光外差探测技术获得激光多普勒频移信息从而求取径向速度分布的激光雷达。

   相干多普勒激光雷达工作在人眼不可见的红外波段,能实现地面至低空4000米大气风场的无盲区探测,具有很高的时间分辨率(秒级)、空间分辨率(30米)和精确度(≤0.1m/s),可填补风廓线雷达低空探测能力的不足,能连续获大气边界层范围内的三维风场等参数。是目前唯一能在几公里范围进行三维扫描测量的测风手段。

二、多普勒测风激光雷达与其他测风激光雷达在技术上区别?

连续波激光雷达

测量风速时,连续波激光雷达在连续的距离内聚焦激光束,而脉冲激光雷达有固定聚焦,可以将设备发射出的激光束聚焦在指定的高度,连续波雷达的测量范围取决于连续波束的发射距离,因此最大测量范围为300m,只能作为垂直风塔型或机舱型的近距离测风,无法进行三维扫描测量。聚焦体制会带来强背景下的距离误判。脉冲激光雷达有连续的测量范围,取决于脉冲持续时间,不管距离多远,甚至是5km都可以准确测量。

直接探测激光雷达

    直接探测激光雷达运用不同光线上气溶胶浓度的相关性,测量横切面风速,需要低噪音检测环境,在检测光线方面比相干激光雷达更加灵敏。在特定的大气条件下,两者比对数据显示直接探测激光雷达比多普勒激光雷达检测时间长很多,迄今为止,它的湍流参数始终没有得出。

多普勒瑞利激光雷达

瑞利散射现象发生在小粒子和分子上。多普勒频移通过复杂的干涉仪测量,需要有温度管理系统,感光相机和复杂图像处理系统。它同样对于光线的灵敏度高,主要优点是它不需要依靠气溶胶含量,即可测量高海拔的风数据。

 

三、多普勒雷达和声雷达区别

      与声雷达相比,多普勒激光雷达是一种独立测风的手段。声雷达对于大气状况非常敏感,很容易受到雨、雪、噪音、温度、湿度和压力状况的影响。同时声雷达还受地势和环境障碍物的影响。由于声速明显比光速慢,声雷达分辨率低,而且需要一套数据前处理系统来降低一年中因大量无效数据造成的损失。激光雷达在高空处提供的数据有效性和准确度都很高,同时针对不同季节的温度分辨率也很高。

四、测风激光雷达与测风塔区别。

     激光雷达可代替传统测风塔。它的优点是产品体积小,功率低,三维立体扫描,探测距离远,可实现无人值守,并搭载车载、船载,随时移动可重复利用,成本及维护费用低等。

     与激光雷达相比测风塔可移动性差、成本及维护费用高,同时还存在风速计的准确度、风场标定、自干扰、复杂地形工程实施和一次性使用等问题。

五、5波束垂直测风多普勒激光雷达Windprint V300功能和优点。

WindprintV300用于直接测量地面40m240米高度水平风速风向及垂直气流速度相关数据。用于优化直接垂直风速测量方法和倾斜角度的精确性,并测量垂直及水平湍流强度。和其他波束不同的是5波束扫描源于垂直定向并可提供风矢量的直接测量方法。WindPrintV300提供在40-240m高度的精准的垂直风速测量方法。  

WindPrintV300在检测偏航量方面非常重要,而偏航量直接影响风机选型,布局和产能。当垂直风速与水平风速两种测量方法结合使用时,可以用于确定对风场产能起重要作用的大气稳定度。

六、三维立体扫描式多普勒激光雷达WindprintS4000功能和优点。

WindPrint S4000可为用户全天候不间断提供垂直方向上从80m开始,以30m为距离分辨率,最高至4000m处的风速、风向数据。还可使用脚本扫描模式自定义扫描,针对各种特殊测试、试验条件进行风场扫描记录。数据产品可读性强,可方便移至其他专业数据处理软件中进行深度处理,易于二次开发和定制化服务提供。

七、WindPrint 系列多普勒激光雷达需要校准吗?

WindPrint 风印系列多普勒激光雷达不需要校准,因为它采用连续光速来测量风速。然而需要在操作窗口调零来调整激光束输出。这个设置在出厂前已经调整好,不需要再调零。

在产品质量测试方面,所有出厂的激光雷达产品严格遵守以下质量测试阶段:

    1. 仪器认证阶段,在这个阶段对产品出厂进行环境测试(震动、防水性)和功能测试(质量、所有电子  光电器件和机械模块性能)

    2.计量检验阶段,48小时和96小时后的数据和参考仪器数据对比;在这个阶段,生产体系计量性能与参考雷达性能对比,参考雷达的计量性能每年由相关体系认证。

    3.连续10天运行认证,通过仪器持续开机运行10天,找出仪器本身或其零部件提早老化的地方加以改进或更换。



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