JP2009501915A5 - - Google Patents

Claims (22)

1. ライダーシステムを、特に航空機上で、使用して、乱気流を測定する方法であって、予め定めた波長のパルス拡張レーザービーム(12)をある空間領域に放射し、その空間領域からの後方散乱光を受信する方法において、レーザーパルス(L)を放射し、そして該レーザーパルス(L)放射後の第１の時点t1および第２の時点t2において前記の後方散乱光の断面内の強度分布を測定し、そして両方の強度分布を比較することにより、時点t1および時点t2により画定される測定フィールド内の乱気流を決定すること、及び、強度分布の個別測定により、空気分子およびエアロゾルからの該レーザーパルス(L)の後方散乱の間に生じるスペックルを該後方散乱光の断面内で探知し、該スペックルパターンの比較から乱気流を決定することを特徴とする上記乱気流の測定方法。
2. 請求項１による方法であって、強度分布の画像を２つの時点t1およびt2においてカメラ(21, 22)を使って規定された露出時間で撮影し、それによって生じる画像から前記の測定フィールド内の屈折率変化の画像表示を作成することを特徴とする上記の方法。
3. 請求項１または２による方法であって、前記の測定フィールド内の屈折率変化を画像として表示するために、強度分布の相互相関を実施することを特徴とする上記の方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項による方法であって、確定した時間間隔で多数の測定を実施するために、多数のレーザーパルス(L)を定期的に決定することを特徴とする上記の方法。
5. 請求項４による方法であって、該方法を航空機上で実施し、その際に、該航空機前方の確定した距離における乱気流を決定するように、飛行速度に依存する放射レーザーパルス(L)のパルス周波数を選択することを特徴とする上記の方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項による方法であって、二重パルスを形成するために各レーザーパルス(L)とともに別のレーザーパルス(L')を放射し、その際に該レーザーパルス(L, L')それぞれから測定フィールドにおける乱気流を決定し、そしてその２つの測定の相関によって該乱気流内の空気の動きの速度を決定することを特徴とする上記の方法。
7. 請求項６による方法であって、前記二重パルスのそれぞれのレーザーパルス(L, L')について、それぞれのレーザーパルス(L, L')放射後の時点t1および時点t2における強度分布の画像を得ること、そしてその際に両画像の二重相関によって該乱気流中の空気の動きの速度を示すことを特徴とする上記の方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項による方法であって、放射レーザービーム(12)をその断面にわたってその強度勾配内で変調することを特徴とする上記の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項による方法であって、前記の放射レーザービーム(12)を多数の部分ビームに分割し、該分割ビームが拡張レーザービーム内に測定円を形成することを特徴とする上記の方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項による方法であって、二重パルスレーザー(10)を使って前記のレーザービーム(12)を作り出すことを特徴とする上記の方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項による方法であって、レーザーパルス(L)の放射後の時点t1およびt2において強度分布の画像を撮影するために、少なくとも２つのカメラ(21,22)を使うことを特徴とする上記の方法。
12. 予め定めた波長のパルス拡張レーザービームを空間領域に放射するためのレーザー(10)を備える、乱気流測定のための、特に航空機用の、ライダーシステムにおいて、
    レーザーパルス(L)放射後の第１の時点t1および第２の時点t2において該空間領域からの後方散乱光の断面内の強度分布を測定するための探知装置(21, 22)、ここで、該第１の時点t1および該第２の時点t2は測定フィールドを規定する；
    時点t1および時点t2において測定を始動させるために該探知装置(21, 22)を該レーザー(10)に連結する同期装置(25)；ならびに
    測定した強度分布の比較から乱気流を決定する評価ユニット(30; 31, 32, 33)、
    を有し、
    ここで、該レーザーパルス(L)が空気分子から後方散乱される時に生じるスペックルの位置を決定するように該探知器(21, 22)が設計されており、そしてスペックルパターンを比較してそれによって乱気流を決定するように該評価ユニット(30; 31, 32, 33)が設計されていることを特徴とする上記ライダーシステム。
13. 請求項１２によるライダーシステムであって、探知器(21, 22)が少なくとも１つのカメラを備えていて、該カメラが強度分布の画像を２つの時点t1およびt2において確定した露出時間で撮影し、そこで生じる画像から前記評価ユニット(30; 31, 32, 33)が前記測定フィールド内の屈折率変化の画像表示を作成することを特徴とする上記のライダーシステム。
14. 請求項１２又は１３によるライダーシステムであって、強度分布の相互相関を実施して時点t1およびt2により画定される測定フィールド内の屈折率変化を画像として表示するように前記評価ユニット(30; 31, 32, 33)が設計されていることを特徴とする上記のライダーシステム。
15. 請求項１２〜１４のいずれか１項によるライダーシステムであって、多数のレーザーパルス(L)を放射して、それによって多数の測定を確定した時間間隔で実施するように前記レーザー(10)が設計されていることを特徴とする上記のライダーシステム。
16. 請求項１５によるライダーシステムであって、該ライダーシステムが航空機上で使用するように設計され、飛行速度に応じた前記放射レーザーパルス(L)の周波数が、該航空機の前方の確定した距離において乱気流を決定できるように選択されることを特徴とする上記のライダーシステム。
17. 請求項１２〜１６のいずれか１項によるライダーシステムであって、前記レーザー(10)は各レーザーパルス(L)とともに別のレーザーパルス(L')を放射する二重パルスレーザーであり、前記評価ユニットは各レーザーパルス(L, L')から前記測定フィールド内の乱気流を決定し、そしてその２つの測定を相関させることによって該乱気流内の空気の動きの速度を決定すること、を特徴とする上記のライダーシステム。
18. 請求項１７によるライダーシステムであって、前記二重パルスの各レーザーパルス(L, L')について、該レーザーパルス(L, L')それぞれの放射後の時点t1およびt2において前記探知器(21, 22)が強度分布の画像を撮影し、そして該画像の二重相関によって前記評価ユニット(31, 32, 33)が前記乱気流内の空気の動きの速度を示すことを特徴とする上記のライダーシステム。
19. 請求項１２〜１８のいずれか１項によるライダーシステムであって、放射レーザービーム(12)をその断面にわたってその強度勾配内で変調をする空間変調器(50)を有することを特徴とする上記のライダーシステム。
20. 請求項１２〜１９のいずれか１項によるライダーシステムであって、放射レーザービーム(12)を多数の部分ビームに分割するホログラフ透過型格子(51)を有することを特徴とする上記のライダーシステム。
21. 請求項１２〜２０のいずれか１項によるライダーシステムであって、レーザーパルス放射後の時点t1およびt2において強度分布の画像を撮影するために、前記探知器(21, 22)が少なくとも２つのカメラを備えていることを特徴とする上記のライダーシステム。
22. 請求項１２〜２１のいずれか１項によるライダーシステムを有することを特徴とする航空機、特に飛行機またはヘリコプター。