JP2010276368A - 差分吸収ライダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】計測する気体の光吸収量が大きい波長と小さい波長からなる光信号に与える強度変調の変調信号にチャープ信号を用い、2つのチャープ信号のチャープ範囲が重ならないようにすることで、2波長を同時に送受した場合でも両者を分別できるようにする。
【選択図】図1
Description
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る差分吸収ライダ装置の構成を示す図である。
差分吸収ライダ装置は、図1に示すように、光源1、チャープ信号発生器2、電気信号分配器3,10、光強度変調器4、光合波器5、光アンプ6、送信光学系7、受信光学系8、光受信機9、ミキサ11、フィルタ12及び信号処理器13により構成される。
図2に示すように、光源1aにより発生されるCW光信号の波長λONは、計測対象となる気体(炭酸ガス、オゾン、水蒸気等)での光吸収量が大きい波長に設定する。また光源1bにより発生されるCW光信号の波長λOFFは、計測対象となる気体の光吸収量が小さい波長に設定する。
まず、光源1aは計測対象気体の光吸収量が大きい波長λONのCW光信号を発生し、光源1bは計測対象気体の光吸収量が小さい波長λOFFのCW光信号を発生する。この光源1aにより発生された波長λONのCW光信号は光強度変調器4aに送られ、光源1bにより発生された波長λOFFのCW光信号は光強度変調器4bに送られる。
これに対し、差分吸収ライダ装置―ハードターゲット14間に存在するエアロゾル、花粉等の微粒子により生じる散乱光成分の周波数は、波長λON及び波長λOFFのいずれの信号についても、fw/T×(2La/c)(La:各微粒子までの距離、c:光速)となる。つまり、所望のハードターゲット14により生じる散乱光成分と、妨害となる微粒子から生じる散乱光成分とは、フィルタ12a及びフィルタ12bから出力される信号においては異なる周波数を持つこととなる。
図3に示すように、波長λON及び波長λOFFのいずれの信号においても、周波数fw/T×(2L/c)の位置にハードターゲット14により生じる散乱光成分に相当する高いピークが生じる。これに対し微粒子により生じる散乱光成分は、微粒子が差分吸収ライダ装置―ハードターゲット14間に拡散して存在しているため、fw/T×(2L/c)以外の周波数帯に拡散される。
ここで、ΔL:所要距離分解能、Ts:計測時間、fR:周波数分解能であり、高速フーリエ変換を用いる場合、周波数分解能は1/Tsなので、
となる。
Claims (2)
- 計測する気体の光吸収量が大きい波長と小さい波長からなるレーザ光を発生する光源と、
互いに異なるチャープ範囲を持つチャープ信号を発生するチャープ信号発生器と、
前記光源により発生されたレーザ光の各波長に対し、前記チャープ信号発生器により発生された各チャープ信号で強度変調をかける光強度変調器と、
前記光強度変調器により強度変調をかけられたレーザ光を合波する光合波器と、
前記光合波器により合波されたレーザ光を空間中に送信する送信光学系と、
前記送信光学系により送信されたレーザ光に対して、空間中に存在するハードターゲットから生じる散乱光を受信する受信光学系と、
前記受信光学系により受信された散乱光を直接検波により電気信号に変換する光受信機と、
前記受信機により変換された電気信号を分配する電気信号分配器と、
前記電気信号分配器により分配された電気信号と、前記チャープ信号発生器により発生されたチャープ信号とをミキシングするミキサと、
前記ミキサによりミキシングされた信号においてダウンコンバート成分のみの信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出されたダウンコンバート成分のみの信号の各々の周波数スペクトルを求め、前記周波数スペクトルにおけるピーク周波数からハードターゲットからの散乱光成分のみを抽出して、前記ピーク周波数における信号強度の比から計測対象となる気体の濃度を検出する信号処理器と
を備えた差分吸収ライダ装置。 - 前記信号処理器は、最大エントロピー法ないしは自己回帰法を用いることにより、前記フィルタにより抽出されたダウンコンバート成分のみの信号の各々の周波数スペクトルを求める
ことを特徴とする請求項1記載の差分吸収ライダ装置。
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