6 / 12
На этапе сглаживания средняя реализация сигнала обратного рас-
сеяния аппроксимируется сглаживающим кубическим сплайном.
На следующем этапе каждая реализация принятого сигнала нор-
мируется на значение сглаженного среднего.
Данные операции позволяют выделить из зарегистрированного
обратно рассеянного сигнала относительные флуктуации объемного
коэффициента обратного рассеяния:
˜
β
i
(
r
)
ˉ
β
(
r
)
≈
P
i
(
r
)
−
ˉ
P
(
r
)
ˉ
P
(
r
)
,
где
P
i
(
r
)
— реализация сигнала обратного рассеяния для
i
-го зондиру-
ющего импульса;
ˉ
P
(
r
)
— среднее по серии зондирующих импульсов
значение сигнала обратного рассеяния;
ˉ
β
(
r
)
,
˜
β
i
(
r
)
— пространственное
распределение среднего значения и флуктуаций объемного коэффици-
ента обратного рассеивания для
i
-го зондирующего импульса.
Полученное двухмерное поле принятого сигнала обрезается по
дальности, при этом отсекаются начальный участок, в котором сигнал
отсутствует из-за раннего старта АЦП, и конечный участок, в котором
сигнал недостаточен из-за большой дальности.
Полученное двумерное поле сигнала фильтруется. На следующем
этапе вычисляются параметры неоднородностей атмосферы. Получен-
ные результаты отображаются и при необходимости сохраняются.
Натурные измерения.
С помощью созданного макета проводи-
лись экспериментальные исследования характеристик аэрозольных не-
однородностей атмосферы на длинах волн 532 и 355 нм. Измерения
проводились в весенне-летний период в Дмитровском филиале МГТУ
им. Н.Э. Баумана.
На рис. 3 приведен типичный эхо-сигнал, обратно рассеянный ат-
мосферой при лазерном зондировании одиночным импульсом. На
рис. 4 приведены типичные примеры одновременного измерения
пространственно-временного распределения коэффициента вариа-
ции объемного коэффициента обратного рассеяния атмосферы (ко-
эффициент вариации определяется как отношение СКО объемного
коэффициента обратного рассеяния к среднему значению объемного
коэффициента обратного рассеяния) на длинах волн 532 и 355 нм для
двух разных летних дней (10.06.2015 и 24.06.2015).
На рисунках по оси абсцисс отложено расстояние до лидара, а по
оси ординат — время регистрации его сигнала. Аэрозольные неодно-
родности атмосферы показаны в виде изолиний.
На рис. 4 результаты измерений сглажены для устранения влияния
высокочастотных флуктуаций. Окно сглаживания по времени равня-
лось 0,5 с, а по дальности — 1,5 м. Данные измерения проводились
при облачной погоде и метеорологической дальности видимости бо-
лее 15 км.
72 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2016. № 2