JPWO2020246269A1 - コヒーレントライダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係るコヒーレントライダ装置100の構成を示すブロック図である。図1に示すコヒーレントライダ装置100は、送信光を大気中に送信し、送信光がエアロゾルで散乱された散乱光をコヒーレント検波によって受信し、散乱光から生成される受信信号のスペクトル(受信スペクトル)を解析することで、エアロゾルのドップラー風速を計測する。コヒーレント検波は、ホモダイン検波またはヘテロダイン検波である。コヒーレントライダ装置100は、図1に示すように、光源1、光分配器2、パルス変調器3、光増幅器4、サーキュレータ5、送受光学系6、光合波器7および光受信機8を有する送受信部30と、マイクロ波スイッチ9と、マイクロ波アンプと10と、マイクロ波スイッチ11と、A/D変換器12と、信号処理部13と、制御部14を備える。
(参考文献1)T. Ando et al., “All−fiber coherent Doppler technologies at Mitsubishi Electric Corporation”, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 1, 2008.
図3は、マイクロ波スイッチ9,11、マイクロ波アンプ10およびA/D変換器12に入出力される信号を示す図である。光受信機8は、図3の吹き出し(1)に示す受信信号を、マイクロ波スイッチ9に出力する。マイクロ波スイッチ9は、制御部14からのタイミング信号に基づいて、当該受信信号から、図3の吹き出し(2)に示す内部散乱成分Aを含む時間の範囲の信号を抽出し、抽出した信号をマイクロ波スイッチ11に出力する。なお、内部散乱成分Aを含む時間の範囲の信号は、増幅されずにマイクロ波スイッチ11に出力される。
図4は、内部散乱成分Aの信号および大気からの散乱成分B1の信号と、これらの信号に設定される時間区間G0〜G5とを示す図である。A/D変換器12は、制御部14からのトリガ信号に同期して、図3の吹き出し(5)に示す受信信号をA/D変換することで、受信信号をデジタル信号に変換する。時間区間は、デジタル信号である受信信号を時間で区分した区間である。
V=fd×λ÷2 ・・・(1)
Dj=(Tj−T0)×c÷2 ・・・(2)
図6は、実施の形態2に係るコヒーレントライダ装置100Aの構成を示すブロック図である。図6に示すコヒーレントライダ装置100Aは、送信光を大気中に送信し、送信光がエアロゾルで散乱された散乱光をコヒーレント検波によって受信し、受信信号のスペクトルを解析することにより、エアロゾルのドップラー風速を計測する。このコヒーレントライダ装置100Aは、図1に示すコヒーレントライダ装置100と基本的な構成は共通しているが、マイクロ波スイッチ11の替わりに、マイクロ波合波器15を備える点で異なる。
Claims (7)
- 光信号を大気中に送信し、前記光信号の散乱光を受信する送受信部と、
前記送受信部によって受信された前記散乱光から生成された受信信号を時間的に2つに分ける第1のスイッチと、
前記第1のスイッチによって分けられた2つの信号を互いに異なる増幅率で増幅するアンプ部と、
前記アンプ部によって異なる増幅率で増幅された前記2つの信号を1つの信号に合わせる合波部と、
前記合波部によって1つに合わせられた信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記デジタル信号を処理する信号処理部と、
前記送受信部、前記第1のスイッチ、前記合波部および前記A/D変換器の動作を制御する制御部と、
を備えたコヒーレントライダ装置。 - 前記合波部は、時間的に分けられた前記2つの信号を時間的につなげる第2のスイッチである、請求項1に記載のコヒーレントライダ装置。
- 前記合波部は、前記2つの信号を重ね合わせる合波器である、請求項1に記載のコヒーレントライダ装置。
- 前記信号処理部は、前記デジタル信号を時間的に区分する時間区間によって、前記光信号の一部が装置内部で散乱して受信された内部散乱成分の信号を抽出すること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコヒーレントライダ装置。 - 前記信号処理部は、前記内部散乱成分の信号を解析して、装置からの距離が0メートルに相当する、前記受信信号の時間軸上での位置を決定すること
を特徴とする請求項4に記載のコヒーレントライダ装置。 - 前記信号処理部は、前記内部散乱成分の信号のスペクトルを解析して、ドップラー速度が0メートル毎秒に相当する、前記受信信号の周波数軸上での位置を決定すること
を特徴とする請求項4に記載のコヒーレントライダ装置。 - 前記信号処理部は、前記内部散乱成分の信号を解析して、前記光信号の強度または線幅のいずれかまたは両方を検出すること
を特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載のコヒーレントライダ装置。
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