WO2017103141A1 - Method and device for determining wind speed - Google Patents

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WO2017103141A1
WO2017103141A1 PCT/EP2016/081476 EP2016081476W WO2017103141A1 WO 2017103141 A1 WO2017103141 A1 WO 2017103141A1 EP 2016081476 W EP2016081476 W EP 2016081476W WO 2017103141 A1 WO2017103141 A1 WO 2017103141A1
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Josef HÖFFNER
Timo P. VIEHL
Ronald EIXMANN
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Leibniz-Institut Für Atmosphärenphysik E.V. An Der Universität Rostock
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Definitions

  • the device can thus be designed to direct a portion of the scattered radiation transmitted to the first detector by the etalon and a portion of the scattered radiation reflected by the etalon to the second detector.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the device 1 according to the invention.
  • the same reference numerals are used.
  • the differences from the exemplary embodiment of FIG. 1 will be discussed below.
  • the filter edge 33 is at a first wavelength I. If the maximum of

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Abstract

The invention relates to a device (1) and a method for determining wind speed in the atmosphere. In order to be able to also use low-intensity scattered radiation (S) to determine wind speed, according to the invention, the device (1) includes an optical wavelength filter (2) that has at least one filter edge, as well as at least one detector (3) for detecting the filtered scattered radiation (S).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit  Method and device for determining the wind speed
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der The invention relates to a device for determining the wind speed in the atmosphere. Furthermore, the invention relates to a method for determining the
Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre, bei dem Laserstrahlung in der Atmosphäre gestreut und die gestreute Laserstrahlung als Streustrahlung zum Bestimmen der Wind velocity in the atmosphere, scattered by the laser radiation in the atmosphere and the scattered laser radiation as scattered radiation to determine the
Windgeschwindigkeit gefiltert und untersucht wird. Wind speed is filtered and examined.
Vorrichtungen und Verfahren zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit sind allgemein bekannt. Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird ein Teil der Streustrahlung vor der Filterung als Referenz aus der Streustrahlung ausgekoppelt und vermessen. Insbesondere, wenn die Windgeschwindigkeit in der Stratosphäre bestimmt werden soll oder wenn nur Laserstrahlung mit geringer Intensität gestreut wird, um die Windgeschwindigkeit zum Beispiel in der Troposphäre zu bestimmen, gelangt nur sehr wenig Streustrahlung zurück zur Vorrichtung, um die Windgeschwindigkeit bestimmen zu können. Die Verwendung eines Teiles der Streustrahlung als Referenz ist gerade bei geringer Intensität der Streustrahlung nachteilig, da der verbleibende Teil der ohnehin geringen Streustrahlung nur schwierig zu messen ist. Durch die Referenz geht ein Teil der rückgestreuten Leistung für die Devices and methods for determining wind speed are well known. In known methods and devices, a portion of the scattered radiation is coupled out before the filtering as a reference from the scattered radiation and measured. In particular, when wind velocity in the stratosphere is to be determined or when only low intensity laser radiation is scattered to determine wind velocity in, for example, the troposphere, very little stray radiation returns to the apparatus to determine the wind velocity. The use of a portion of the scattered radiation as a reference is disadvantageous especially at low intensity of the scattered radiation, since the remaining part of the already low scattered radiation is difficult to measure. By the reference goes a part of the backscattered achievement for the
Windmessung verloren und nur ein Teil des Dopplereffektes wird ausgenutzt, wodurch ein stärkeres Signal notwendig ist. Wind measurement lost and only part of the Doppler effect is exploited, which requires a stronger signal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur empfindlicheren Bestimmung der Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre bereitzustellen, wobei die Windgeschwindigkeit auch bei Streustrahlung mit geringer Intensität ohne weiteres bestimmbar ist. The invention is therefore based on the object to provide an apparatus and a method for more sensitive determination of the wind speed in the atmosphere, wherein the wind speed can be readily determined even with scattered radiation with low intensity.
Für die eingangs genannte Vorrichtung ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen optischen Wellenlängenfilter zur Filterung von aus der Atmosphäre zurückgestreuter Streustrahlung und einen ersten Detektor zur Detektion der gefilterten Streustrahlung aufweist, wobei der Wellenlängenfilter zwei Filterkanten aufweist, oder die Vorrichtung einen optischen Wellenlängenfilter zur Filterung von aus der Atmosphäre zurückgestreuter Streustrahlung, sowie einen ersten Detektor und einen zweiten Detektor zur Detektion der Streustrahlung aufweist, wobei der Wellenlängenfilter eine und insbesondere nur eine Filterkante aufweist, der Wellenlängenfilter also kein Bandpass ist, und ausgebildet ist, Anteile der Streustrahlung mit Wellenlängen nur auf einer Seite der Filterkante zum ersten Detektor und Anteile der Streustrahlung mit Wellenlängen nur auf der anderen Seite der Filterkante zum zweiten Detektor zuleiten. Für das eingangs genannte Verfahren ist die Erfindung dadurch gelöst, dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit zwei mit Laserstrahlungen unterschiedlicher Spektren, deren Maxima voneinander beabstandet sind, erzeugte Streustrahlungen an For the aforementioned device, the object is achieved in that the device comprises an optical wavelength filter for filtering backscattered from the atmosphere scattered radiation and a first detector for detecting the filtered scattered radiation, wherein the wavelength filter has two filter edges, or the device is an optical wavelength filter for Filtering backscattered from the atmosphere scattered radiation, as well as a first detector and a second detector for detecting the scattered radiation, wherein the wavelength filter has one and in particular only one filter edge, the wavelength filter is thus no bandpass, and is formed, portions of the scattered radiation with wavelengths only on one side of the filter edge to the first detector and portions of the scattered radiation with wavelengths only on the other side of the filter edge to the second detector. For the method mentioned in the introduction, the invention is achieved in that for determining the wind speed two scattered radiation generated by laser radiation of different spectrums whose maxima are spaced apart from one another
unterschiedlichen Filterkanten gefiltert und herausgefilterte Anteile der Streustrahlungen und/oder Restanteile der Streustrahlungen untersucht werden, oder dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Streustrahlung an einer Filterkante gefiltert und ein aus der Streustrahlung herausgefilterter Anteil und ein Restanteil der Streustrahlung untersucht werden. filtered filter portions are filtered out and filtered out portions of the scattered radiation and / or residual portions of the scattered radiation, or that to determine the wind speed, the scattered radiation filtered at a filter edge and a filtered out of the scattered radiation portion and a residual portion of the scattered radiation are examined.
Weder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also notwendig, einen Teil der Streustrahlung vor der Filterung auszukoppeln, um die Referenz zu bilden. Es kann also im Wesentlichen die gesamte Streustrahlung gefiltert werden. Dadurch, dass die gesamte Streustrahlung gefiltert wird und vor der Filterung keine Referenzstrahlung aus der Streustrahlung entnommen wird, ist die vor und nach dem Filtern zur Verfügung stehende Intensität der Streustrahlung vergleichsweise höher als bei bekannten Vorrichtungen und Verfahren. Aufgrund der höheren Streustrahlungsintensität und insbesondere des größeren Doppler-Effektes lässt sich die Windgeschwindigkeit einfacher und mit deutlich reduziertem Signal bestimmen. Thus, neither with the device according to the invention nor with the method according to the invention is it necessary to decouple part of the scattered radiation before filtering in order to form the reference. Thus, essentially all of the scattered radiation can be filtered. Because the entire scattered radiation is filtered and no reference radiation is removed from the scattered radiation before the filtering, the intensity of the scattered radiation available before and after the filtering is comparatively higher than in known devices and methods. Due to the higher scattered radiation intensity and in particular the larger Doppler effect, the wind speed can be determined more easily and with a significantly reduced signal.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und den mit ihnen verbundenen Vorteilen ist im Folgenden eingegangen. The solution according to the invention can be further improved by various configurations which are advantageous in each case and, if not stated otherwise, can be combined with one another as desired. These embodiments and the advantages associated with them are discussed below.
So kann die Vorrichtung mit dem Zwei-Kanten-Filter, also dem Wellenlängenfilter mit den zwei Filterkanten, eine Lasereinrichtung, die im Betrieb Laserstrahlung zur Streuung in der Atmosphäre emittiert, aufweisen, wobei die Lasereinrichtung im Betrieb Laserstrahlungen mit unterschiedlichen Spektren emittiert, und wobei das Maximum eines der Spektren bei der Wellenlänge einer der Filterkanten und das Maximum des anderen Spektrums bei der Wellenlänge der anderen Filterkante liegt. Die Lasereinrichtung kann einen Laser, der in der Lage ist, Strahlung mit den beiden Spektren zu emittieren, oder zwei unterschiedliche Laser aufweisen. Thus, the device with the two-edge filter, ie the wavelength filter with the two filter edges, a laser device which emits laser radiation during operation for scattering in the atmosphere, the laser device emits in operation laser radiation with different spectra, and wherein the Maximum one of the spectra at the wavelength of one of the filter edges and the maximum of the other spectrum at the wavelength of the other filter edge. The laser device may include a laser capable of emitting radiation with the two spectra, or two different lasers.
Diese Vorrichtung ist aufgrund der Verwendung nur eines Wellenlängenfilters besonders einfach aufbaubar. Der Wellenlängenfilter kann ein Bandpass sein. Der Detektor kann dem Wellenlängenfilter nachgeordnet sein, sodass das Streulicht zunächst auf den This device is particularly simple to construct due to the use of only one wavelength filter. The wavelength filter may be a bandpass. The detector may be arranged downstream of the wavelength filter, so that the scattered light on the first
Wellenlängenfilter und erst nach der Filterung am Wellenlängenfilter auf den Detektor trifft. Der Wellenlängenfilter unterdrückt also das restliche Spektrum des in die Vorrichtung einfallenden Lichtes, wobei neben der Streustrahlung weitere Strahlung, zum Beispiel Tageslicht, in die Vorrichtung gelangen kann. Beispielsweise wird nur Strahlung innerhalb der Filterkurve durch den Wellenlängenfilter gelassen, was zur Bestimmung der Wavelength filter and only after filtering on the wavelength filter hits the detector. The wavelength filter thus suppresses the remaining spectrum of the device incident light, wherein in addition to the scattered radiation further radiation, for example, daylight, can get into the device. For example, only radiation within the filter curve is passed through the wavelength filter, resulting in the determination of the
Windgeschwindigkeit ausreicht. Eine Referenzmessung vor dem Filter, die zusätzlich große Anteile des störenden Tageslichtes misst, wird nicht benötigt. Da die Vorrichtung nur einen Detektor benötigt, dem im Betrieb der Vorrichtung die gefilterte Streustrahlung zugeführt ist, brauchen Lichtwege innerhalb der Vorrichtung nicht aneinander angepasst und Wind speed is sufficient. A reference measurement in front of the filter, which additionally measures large amounts of disturbing daylight, is not needed. Since the device requires only one detector to which the filtered scattered radiation is supplied during operation of the device, light paths within the device need not be adapted to one another and
verschiedenen Detektoren miteinander verglichen werden. Folglich ist die Vorrichtung nicht nur einfach aufbaubar, sondern auch einfach betreibbar. Ferner reagiert die Vorrichtung robust auf Umwelteinflüsse, zum Beispiel Temperaturschwankungen oder Vibrationen. different detectors are compared. Consequently, the device is not only easy to build, but also easy to operate. Furthermore, the device reacts robustly to environmental influences, for example temperature fluctuations or vibrations.
Die Vorrichtung mit dem Zwei-Kanten-Filter kann einen zweiten Detektor aufweisen, wobei der Wellenlängenfilter ausgebildet ist, Anteile der Streustrahlung mit Wellenlängen auf nur je einer Seite der Filterkanten zum ersten Detektor und die Anteile der Streustrahlung mit Wellenlängen nur auf der jeweils anderen Seite der Filterkanten zum zweiten Detektor zu leiten. Beispielsweise können Anteile der Streustrahlung, deren Wellenlängen auf derselben Seite der Filterkanten liegen, zum ersten, und Anteile der Streustrahlungen, deren The device with the two-edge filter may comprise a second detector, wherein the wavelength filter is formed, portions of the scattered radiation having wavelengths on only one side of the filter edges to the first detector and the proportion of scattered radiation with wavelengths only on the other side of the To guide filter edges to the second detector. For example, portions of the scattered radiation whose wavelengths lie on the same side of the filter edges, to the first, and portions of the scattered radiation whose
Wellenlängen auf der gegenüberliegenden Seite der Filterkanten liegen, zum zweiten Detektor geleitet werden. Ist der Zwei-Filter-Kanten aufweisende Wellenlängenfilter ein Bandpass, so können Anteile der Streustrahlung, die entweder innerhalb oder außerhalb des Filterbandes liegen, zum ersten Detektor geleitet werden. Die anderen Anteile der Wavelengths lie on the opposite side of the filter edges, are directed to the second detector. If the wavelength filter having two-filter edges is a bandpass filter, portions of the scattered radiation that lie either inside or outside the filter band can be conducted to the first detector. The other shares of
Streustrahlung können zum zweiten Detektor geleitet werden. Scattered radiation can be directed to the second detector.
Bei dieser Ausgestaltungsform lässt sich der Dopplereffekt vierfach zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit ausnutzen. Vorteil: Je grösser der Effekt ist, umso leichter ist er zu messen. Dadurch wird deutlich weniger Laserleistung benötigt. Da auch hier die Detektoren nicht miteinander verglichen zu werden brauchen, bleiben die Vorteile der In this embodiment, the Doppler effect can be used four times to determine the wind speed. Advantage: The bigger the effect, the easier it is to measure. As a result, significantly less laser power is needed. Since the detectors need not be compared with each other here, the advantages of the
Ausgestaltungsform der Vorrichtung mit dem Zwei-Kanten-Filter und dem nur einen Detektor erhalten. Diese Ausgestaltungsform der Vorrichtung ist besonders gut geeignet, um bei Nacht die Windgeschwindigkeit zu bestimmen. Ist die Vorrichtung ausgebildet, um die Streustrahlung von durch Tageslicht hervorgerufener Hintergrundstrahlung zu trennen, kann diese Ausgestaltungsform der Vorrichtung auch bei Tag die Windgeschwindigkeit sehr genau und bei sehr geringer Intensität der Streustrahlung bestimmen. Embodiment of the device with the two-edge filter and the only one detector obtained. This embodiment of the device is particularly well suited to determine the wind speed at night. If the device is designed to separate the scattered radiation from background radiation caused by daylight, this embodiment of the device can determine the wind speed very accurately even at daylight and at very low intensity of the scattered radiation.
Die Vorrichtung mit dem Ein-Kanten-Filter kann eine Lasereinrichtung aufweisen, die im Betrieb Laserstrahlung zur Streuung in der Atmosphäre emittiert, wobei das Spektrum der Laserstrahlung sein Maximum bei der Wellenlänge der Filterkante hat. Eine The device with the single-edge filter can have a laser device which emits laser radiation for scattering in the atmosphere during operation, the spectrum of the laser radiation having its maximum at the wavelength of the filter edge. A
Lasereinrichtung, die ausgebildet ist, Laserstrahlung mit nur einem Spektrum zu emittieren, ist einfacher im Aufbau und preiswerter, als die Lasereinrichtung der Vorrichtung mit dem Zwei-Kanten-Filter. Laser device, which is designed to emit laser radiation with only one spectrum, is simpler in construction and cheaper than the laser device of the device with the two-edge filter.
Der Wellenlängenfilter kann ausgebildet sein, die Polarisationsebene nur des The wavelength filter can be formed, the polarization plane only of the
Streustrahlungsanteils, dessen Wellenlänge nur auf einer Seite der wenigstens einen Filterkante liegt, zu drehen. Ferner kann der Wellenlängenfilter einen Polarisator aufweisen, dem die Streustrahlung nach der Drehung der Polarisationsebene entlang eines Stray radiation portion whose wavelength is only on one side of the at least one filter edge to rotate. Furthermore, the wavelength filter may comprise a polarizer, to which the scattered radiation after the rotation of the plane of polarization along a
Streustrahlungspfades der Vorrichtung zugeführt ist. Durch die Drehung der Stray radiation path of the device is supplied. By the rotation of
Polarisationsebene nur des Streustrahlungsanteils, dessen Wellenlänge nur auf einer Seite der wenigstens einen Filterkante liegt, wobei der Streustrahlungsanteil, dessen Wellenlänge nur auf der anderen Seite wenigstens einen Filterkante liegt, ungedreht bleibt, kann der Polarisator den Streustrahlungsanteil, dessen Wellenlänge nur auf einer Seite der Filterkante liegt, von dem restlichen Streustrahlungsanteil, dessen Polarisationsebene nicht gedreht wurde, trennen. Der Polarisator kann beispielsweise ein polarisierender Strahlteiler, also ein sogenannter Polarising Beam Splitter (PBS) sein. Polarization level only of the scattered radiation component whose wavelength is only on one side of the at least one filter edge, the scattered radiation component whose wavelength is only on the other side at least one filter edge, remains untwisted, the polarizer, the scattered radiation component whose wavelength only on one side of the filter edge is separated from the remaining scattered radiation component whose polarization plane has not been rotated. The polarizer can be, for example, a polarizing beam splitter, that is to say a so-called polarizing beam splitter (PBS).
Die Vorrichtung mit dem die Polarisationsebene drehenden Wellenlängenfilter kann den ersten und zweiten Detektor aufweisen, wobei die beiden Detektoren dem Polarisator nachgeschaltet sind. Dem ersten Detektor kann der Streustrahlungsanteil, dessen The device with the polarization plane rotating wavelength filter may comprise the first and second detectors, wherein the two detectors are connected downstream of the polarizer. The first detector can be the scattered radiation component whose
Polarisationsebene nicht gedreht wurde, zugeführt sein. Folglich wird die gesamte Polarization level was not rotated, fed. Consequently, the entire
Streustrahlung, die den Wellenlängenfilter durchlaufen hat, zur Bestimmung der Stray radiation that has passed through the wavelength filter, to determine the
Windgeschwindigkeit verwendet, ohne dass es notwendig ist, vor der Filterung einen Anteil der Streustrahlung als Referenzstrahlung aus der zurückgestreuten Streustrahlung auzukoppeln. Wind speed used, without it being necessary to couple a portion of the scattered radiation as a reference radiation from the backscattered scattered radiation before filtering.
Der Wellenlängenfilter zur Drehung der Polarisationsebene kann einen atomaren Linienfilter, z. B. einen Faraday-Filter aufweisen. Atomare Linienfilter drehen die Polarisationsebene abhängig von der Lage der Wellenlänge mit Bezug auf die Filterkante präzise, sodass die Windgeschwindigkeit genau messbar ist. The wavelength filter for rotation of the plane of polarization may comprise an atomic line filter, e.g. B. have a Faraday filter. Atomic line filters precisely rotate the polarization plane with respect to the position of the wavelength with respect to the filter edge so that the wind speed can be accurately measured.
Der Wellenlängenfilter kann ein Etalon aufweisen, das entlang eines Streustrahlungspfades der Vorrichtung zwischen den beiden Detektoren angeordnet ist. Entlang des The wavelength filter may comprise an etalon disposed along a stray radiation path of the device between the two detectors. Along the
Streustrahlungspfades breitet sich die Streustrahlung innerhalb der Vorrichtung aus. Dabei kann die Vorrichtung mit dem Etalon nur einen oder beide Detektoren aufweisen. Weist die Vorrichtung mit dem Etalon nur einen Detektor auf, so ist der Detektor vorzugsweise entlang des Streustrahlungspfades hinter dem Etalon angeordnet, sodass nur Streustrahlung, die durch das Etalon hindurchgetreten ist, zum Detektor gelangt. Andere Strahlung und insbesondere Tageslicht wird durch das Etalon daran gehindert, zum Detektor zu gelangen. Dabei kann der Wellenlängenfilter entweder wiederkehrende Filterkanten des Etalons als mehrere Filterkanten verwenden. Ist der Wellenlängenfilter ein Etalon, so kann dem Stray radiation path spreads the scattered radiation within the device. The device with the etalon can have only one or both detectors. If the device with the etalon has only one detector, the detector is preferably arranged along the scattered radiation path behind the etalon, so that only stray radiation that has passed through the etalon reaches the detector. Other radiation and especially daylight is prevented by the etalon from reaching the detector. The wavelength filter may use either recurring filter edges of the etalon as multiple filter edges. If the wavelength filter is an etalon, then the
Wellenlängenfilter also zumindest ein weiterer Filter vor- oder nachgeschaltet sein, der die Seitenbänder des Etalons unterdrück, da ein Etalon einen Frequenzkamm mit einer sich periodisch wiederholenden Filterkurve hat. Wavelength filter so at least one other filter upstream or downstream, which suppresses the sidebands of the etalon, since an etalon has a frequency comb with a periodically repeating filter curve.
Insbesondere um die Windgeschwindigkeit am Tag zu bestimmen, können zwei Etalons und ein Interfrenzfilter einander nachgeschaltet werden, welche das Streulicht zumindest teilweise nacheinander durchläuft. Die Vor- oder Nachfilter dienen zur Abtrennung oder Unterdrückung des Tageslichtes. Das braucht man allerdings nur am Tag, um das Tageslicht effektiver vom Streulicht zu trennen. Soll die Windgeschwindigkeit in der Nacht, also im Dunkeln, bestimmt werden, reicht es aus, wenn der Wellenlängenfilter nur ein Etalon aufweist. Das zweite Etalon und der Interferenzfilter sind dann nicht notwendig. In particular, to determine the wind speed during the day, two Etalons and an interference filter can be followed each other, which passes through the scattered light at least partially successively. The pre- or post-filters serve to separate or suppress daylight. However, this is only necessary during the day to separate daylight more effectively from stray light. If the wind speed at night, ie in the dark, be determined, it is sufficient if the wavelength filter has only one Etalon. The second etalon and the interference filter are then not necessary.
Zusätzlich zu dem einen Detektor kann die Vorrichtung auch den zweiten Detektor aufweisen, dem vom Etalon zurückreflektierte Strahlung zugeführt ist. Beispielsweise lässt das Etalon Streustrahlung, dessen Wellenlänge auf einer Seite der Filterkante des Etalons liegt, passieren, so dass dieser Anteil zum ersten Detektor geleitet wird. Der Anteil der Streustrahlung, dessen Wellenlänge nur auf der anderen Seite der Filterkante des Etalon liegt, wird reflektiert und kann zum zweiten Detektor geleitet werden, wenn dieser In addition to the one detector, the device may also comprise the second detector, to which radiation reflected back from the etalon is supplied. For example, the etalon allows stray radiation whose wavelength lies on one side of the filter edge of the etalon to pass this portion to the first detector. The portion of the scattered radiation whose wavelength lies only on the other side of the filter edge of the etalon is reflected and can be directed to the second detector, if this
vorgesehen und/oder eingeschaltet ist. Die Vorrichtung kann also ausgebildet sein, einen vom Etalon durchgelassenen Anteil der Streustrahlung zum ersten Detektor und einen vom Etalon reflektierten Anteil der Streustrahlung zum zweiten Detektor zu leiten. Die is provided and / or turned on. The device can thus be designed to direct a portion of the scattered radiation transmitted to the first detector by the etalon and a portion of the scattered radiation reflected by the etalon to the second detector. The
Streustrahlung wird also vollständig zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit verwendet. Scatter radiation is therefore used completely to determine the wind speed.
Insbesondere, wenn die Vorrichtung das Etalon aufweist, kann die Vorrichtung einen In particular, when the device has the etalon, the device can a
Polarisator aufweisen, der die Streustrahlung entlang des Streustrahlungspfades zum Etalon reflektiert. Der Polarisator kann wieder eine polarisierender Strahlteiler oder ein sogenannter Polarising Beam Splitter (PBS) sein, der ausgebildet ist, die Streustrahlung zum Etalon zu reflektieren. Insbesondere, wenn die Streustrahlung durch Rayleigh- Streuung erzeugt ist, ist diese bereits ausreichend polarisiert. Ist die Streustrahlung durch Mie-Streuung entstanden, so wäre dem Polarisator noch ein optisches Element, das die Mie-Streustrahlung polarisiert, vorzuschalten. Ferner kann entlang des Streustrahlungspfades zwischen dem Polarisator und dem Etalon eine Verzögerungsplatte, etwa ein Lambda-Viertel-Plättchen angeordnet sein. Die Verzögerungsplatte dreht die Polarisationsebene der Streustrahlung so, dass die vom Etalon zurückreflektierte Streustrahlung durch den Polarisator hindurch entlang des Streustrahlungspfades zum zweiten Detektor gelangen kann. Polarisatoren und Have polarizer, which reflects the scattered radiation along the Streustrahlungspfad to etalon. The polarizer may again be a polarizing beam splitter or a so-called polarizing beam splitter (PBS), which is designed to reflect the scattered radiation to the etalon. In particular, when the scattered radiation is generated by Rayleigh scattering, this is already sufficiently polarized. If the scattered radiation was caused by Mie scattering, the polarizer would still have to be preceded by an optical element that polarizes the Mie scattered radiation. Further, along the stray radiation path between the polarizer and the etalon, a retardation plate, such as a quarter-wave plate, may be disposed. The retardation plate rotates the polarization plane of the scattered radiation such that the scattered radiation reflected back from the etalon can pass through the polarizer along the scattered radiation path to the second detector. Polarizers and
Verzögerungsplatten sind gängige optische Bauteile, einfach zu handhaben und preiswert. Die Vorrichtung kann eine Bestimmungseinheit aufweisen, die mit mindestens einem Delay plates are common optical components, easy to handle and inexpensive. The device may have a determination unit that includes at least one
Detektor der Vorrichtung oder mit beiden Detektoren der Vorrichtung Signal übertragend verbunden ist oder verbunden werden kann. Die Bestimmungseinheit kann basierend auf den Detektorsignalen des zumindest einen Detektors die Windgeschwindigkeit bestimmen, beispielsweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Detector of the device or with both detectors of the device signal transmitting is connected or can be connected. The determination unit may determine the wind speed based on the detector signals of the at least one detector, for example according to the method according to the invention.
Zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit können die Intensitäten der Restanteile der gefilterten Streustrahlung voneinander subtrahiert und das Ergebnis der Subtraktion durch die Summe der Intensitäten der Restanteile geteilt werden. Restanteile der Streustrahlung sind dabei die Anteile der Streustrahlung, die nach der Filterung übrig sind. Alternativ können zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Intensitäten der herausgefilterten Anteile der gefilterten Streustrahlungen voneinander subtrahiert und das Ergebnis der Subtraktion durch die Summe der Intensitäten der herausgefilterten Anteile geteilt werden. To determine the wind speed, the intensities of the residual portions of the filtered scattered radiation can be subtracted from one another and the result of the subtraction can be divided by the sum of the intensities of the residual portions. Remaining portions of the scattered radiation are the portions of the scattered radiation that are left over after filtering. Alternatively, to determine the wind speed, the intensities of the filtered out portions of the filtered scattered radiation may be subtracted from one another and the result of the subtraction divided by the sum of the intensities of the filtered out portions.
Zum Bestimmen der Restanteile oder der herausgefilterten Anteile ist nur ein Detektor notwendig. Unterschiedliche Restanteile oder herausgefilterte Anteile, die subtrahiert und addiert werden, sind beispielsweise Anteile von Streustrahlungen, die mithilfe der die unterschiedlichen Spektren aufweisenden Laserstrahlungen erzeugt wurden. Dadurch, dass die Restanteile oder die herausgefilterten Anteile voneinander subtrahiert werden und das Ergebnis der Subtraktion danach durch die Division der aufsummierten Anteile normiert wird, wird ein Messsignal erzeugt, das im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen Streulicht nur an einer Filterkante gefiltert und das herausgefilterte Streulicht nur zu einem Detektor geleitet wird, doppelt so groß ist. Da das Messsignal von der Dopplerverschiebung der Wellenlänge der Streustrahlung mit Bezug auf die zu streuende Laserstrahlung erzeugt wird, erhält man also gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren den doppelten Dopplereffekt. To determine the residual or filtered portions, only one detector is necessary. Different residuals or filtered-out portions which are subtracted and added are, for example, proportions of scattered radiation produced by means of the laser beams having the different spectra. By subtracting the residual parts or the filtered-out portions from one another and then normalizing the result of the subtraction by dividing the accumulated portions, a measuring signal is generated which is filtered only at one filter edge and filtered out in comparison with known methods Scattered light is only conducted to a detector that is twice as large. Since the measurement signal is generated by the Doppler shift of the wavelength of the scattered radiation with respect to the laser radiation to be scattered, the double Doppler effect is thus obtained according to the method according to the invention.
Weist die Vorrichtung zwei Filterkanten und zwei Detektoren auf, können die normierten Ergebnisse der Subtraktion der Restanteile voneinander und der Subtraktion der If the device has two filter edges and two detectors, the normalized results of the subtraction of the residual parts from one another and the subtraction of the
herausgefilterten Anteile voneinander gemittelt werden, wodurch nicht nur der doppele, sondern sogar der vierfache Dopplereffekt zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit verwendet wird. filtered out portions, whereby not only the double but even the quadruple Doppler effect is used to determine the wind speed.
Weist die Vorrichtung den Wellenlängenfilter mit nur einer Kante und zwei Detektoren auf, so kann zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Intensität der Restanteile und der herausgefilterten Anteile der gefilterten Streustrahlung untersucht werden. Insbesondere können die Restanteile und die herausgefilterten Anteile voneinander subtrahiert und das Subtraktionsergebnis durch die Summe der Restanteile und der herausgefilterten Anteile zur Normierung geteilt werden, wodurch auch hier der doppelte Dopplereffekt zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit genutzt wird. If the device has the wavelength filter with only one edge and two detectors, the intensity of the residual parts and the filtered-out portions of the filtered scattered radiation can be examined to determine the wind speed. In particular, the residual components and the filtered-out components can be subtracted from one another and the subtraction result can be subtracted from the sum of the residual components and the filtered-out components Normalization be shared, whereby here the double Doppler effect is used to determine the wind speed.
Diese Ausgestaltungsform hat den Vorteil, dass sie sehr einfach durchzuführen ist, da man nicht schnell mit der Laservorrichtung die Wellenlänge wechseln muss, was sehr schwierig ist. Technisch ist das Verfahren daher sehr einfach durchzuführen. Es muss lediglich die Eigenschaften der beiden Lichtwege/Detektoren zu jedem Zeitpunkt bekannt sein. Anhand der gefilterten Streustrahlung kann vor der Bestimmung der Windgeschwindigkeit die Temperatur der Atmosphäre, in der die Windgeschwindigkeit bestimmt werden soll, ermittelt werden. Alternativ kann die Temperatur anders bestimmt werden. This embodiment has the advantage that it is very easy to perform, since you do not have to change the wavelength quickly with the laser device, which is very difficult. Technically, the method is therefore very easy to perform. It is only necessary to know the properties of the two light paths / detectors at all times. On the basis of the filtered scattered radiation, the temperature of the atmosphere in which the wind speed is to be determined can be determined before the determination of the wind speed. Alternatively, the temperature can be determined differently.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde. The invention is explained below by way of example with reference to embodiments with reference to the drawings. The different features of the embodiments can be combined independently of each other, as has already been explained in the individual advantageous embodiments.
Es zeigen: Show it:
Figuren 1 bis 5 schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit. Figures 1 to 5 are schematic representations of different embodiments of the inventive device for determining the wind speed.
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Wellenlängenfilters der erfindungsgemäßen Vorrichtung, FIG. 6 shows a schematic representation of a wavelength filter of the device according to the invention,
Figuren 7 und 8 schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Verfahren zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit. Figures 7 and 8 are schematic representations of inventive method for determining the wind speed.
Zunächst sind Aufbau und Funktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Figur beschrieben. First of all, the structure and function of a device according to the invention for determining the wind speed are described with reference to the exemplary embodiment of the figure.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit schematisch mit einem optischen Wellenlängenfilter 2 und einem ersten Detektor 3. Ferner zeigt die Figur 1 eine Lasereinrichtung 4, die separat zur 1 shows a first embodiment of a device 1 for determining the wind speed schematically with an optical wavelength filter 2 and a first detector 3. Further, FIG. 1 shows a laser device 4, which is separate from the
Vorrichtung 1 oder als Teil der Vorrichtung 1 bereitgestellt sein kann. In Betrieb emittiert die Lasereinrichtung 4 Laserstrahlung L, die in der Atmosphäre 5 gestreut wird, insbesondere um Windgeschwindigkeiten in der Atmosphäre 5 bestimmen zu können. Als Streustrahlung S gestreute Laserstrahlung L empfängt die Vorrichtung 1 . Der Wellenlängenfilter 2 filtert die Streustrahlung S und leitet die gefilterte Streustrahlung an den ersten Detektor 3. Beispielsweise leitet der Wellenlängenfilter 2 nur herausgefilterte Anteile T1 , T2 der Device 1 or as part of the device 1 may be provided. In operation, the laser device 4 emits laser radiation L which is scattered in the atmosphere 5, in particular in order to be able to determine wind speeds in the atmosphere 5. Laser radiation L scattered as scattered radiation S receives the device 1. The wavelength filter 2 filters the scattered radiation S and passes the filtered scattered radiation to the first detector 3. For example, the wavelength filter 2 passes only filtered portions T1, T2 of the
Streustrahlungen S oder nur Restanteile R1 , R2 der Streustrahlungen S zum ersten Scattered radiation S or only residual portions R1, R2 of the scattered radiation S to the first
Detektor3. Detektor3.
Zum Beispiel kann von der Stratosphäre gestreute Streustrahlung S zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit in der Stratosphäre in der Vorrichtung 1 untersucht werden. Die Laserstrahlung L wird in der Stratosphäre zumindest größtenteils aufgrund der Rayleigh- Streuung gestreut, so dass die Streustrahlung eine geringe Intensität und eine gute For example, scattered radiation S scattered by the stratosphere for determining the wind speed in the stratosphere in the device 1 can be investigated. The laser radiation L is scattered in the stratosphere, at least in large part because of the Rayleigh scattering, so that the scattered radiation has a low intensity and a good intensity
Polarisation aufweist. Wird als Teil der Atmosphäre 5 die Troposphäre zur Streuung der Laserstrahlung L verwendet, um Windgeschwindigkeiten in der Troposphäre zu messen, so wird die Laserstrahlung L zusätzlich aufgrund von Mie-Streuung gestreut. Polarization has. If the troposphere for scattering the laser radiation L is used as part of the atmosphere 5 in order to measure wind speeds in the troposphere, the laser radiation L is additionally scattered due to Mie scattering.
Der Wellenlängenfilter 2 weist zwei unterschiedliche Filterkanten auf. Die Filterkanten können so weit voneinander beabstandet sein, dass Wellenlängenverteilungen von an diesen Filterkanten zu filternden Streustrahlungen S ohne weiteres voneinander trennbar sind. Ist die Lasereinrichtung 4 Teil der Vorrichtung 1 , kann die Lasereinrichtung 4 im Betrieb Laserstrahlungen L erzeugen, die unterschiedliche Spektren aufweisen. Insbesondere liegen die Maxima dieser Spektren auf den Wellenlängen der Filterkanten. The wavelength filter 2 has two different filter edges. The filter edges may be spaced far enough apart that wavelength distributions of scattered radiation S to be filtered at these filter edges are readily separable from one another. If the laser device 4 is part of the device 1, the laser device 4 can generate in operation laser radiations L which have different spectra. In particular, the maxima of these spectra are at the wavelengths of the filter edges.
Werden Streustrahlungen S mithilfe der unterschiedliche Spektren aufweisenden Will scattered radiation S using the different spectra have
Laserstrahlungen L beispielsweise nacheinander erzeugt, so können die gestreuten Laser radiation L, for example, generated sequentially, so the scattered
Streustrahlungen S an den unterschiedlichen Filterkanten gefiltert an den Detektor 3 geleitet werden. Stray radiation S at the different filter edges filtered to the detector 3 are passed.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elemente des Ausführungsbeispiels der Figur 1 entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 eingegangen. FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the device 1 according to the invention. For elements which correspond in function and / or construction elements of the embodiment of Figure 1, the same reference numerals are used. For the sake of brevity, only the differences from the exemplary embodiment of FIG. 1 will be discussed below.
Die Vorrichtung 1 ist auch im Ausführungsbeispiel der Figur 2 mit der Lasereinrichtung 4 und der die Laserstrahlung L streuenden Atmosphäre 5 dargestellt. Ebenso zeigt die Figur 2 die Streustrahlung S, die durch Streuung der Laserstrahlung L in der Atmosphäre 5 erzeugt wurde. Die Streustrahlung S wird zum Wellenlängenfilter 2 geleitet. Der Wellenlängenfilter 2 des Ausführungsbeispiels der Figur 2 weist nur eine Filterkante auf, deren spektrale Lage dem Maximum des Spektrums der Streustrahlung L vorzugsweise entspricht. Der The device 1 is also shown in the embodiment of Figure 2 with the laser device 4 and the laser radiation L scattering atmosphere 5. Similarly, Figure 2 shows the scattered radiation S, which was generated by scattering of the laser radiation L in the atmosphere 5. The scattered radiation S is conducted to the wavelength filter 2. The wavelength filter 2 of the embodiment of FIG. 2 has only one filter edge whose spectral position preferably corresponds to the maximum of the spectrum of the scattered radiation L. Of the
Wellenlängenfilter 2 leitet einen herausgefilterten Anteil T1 der Streustrahlung S zum ersten Detektor 3 und einen Restanteil R1 zu einem zweiten Detektor 6 der Vorrichtung 1 . Die Summe der Intensitäten des Restanteils R1 und des herausgefilterten Anteils T1 entspricht im Wesentlichen der Intensität der Streustrahlung S. Wavelength filter 2 passes a filtered-out portion T1 of the scattered radiation S to the first detector 3 and a remainder portion R1 to a second detector 6 of the apparatus 1. The sum of the intensities of the residual component R1 and the filtered-out component T1 essentially corresponds to the intensity of the scattered radiation S.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 schematisch. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elementen der vorherigen Ausführungsbeispiele entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu den vorherigen Figure 3 shows a further embodiment of the device 1 according to the invention schematically. For elements that correspond in function and / or construction elements of the previous embodiments, the same reference numerals are used. For the sake of brevity, the following is merely the differences from the previous ones
Ausführungsbeispielen eingegangen. Embodiments received.
Auch die Figur 3 zeigt die Vorrichtung 1 mit der Lasereinrichtung 4 und der die Also, the figure 3 shows the device 1 with the laser device 4 and the
Laserstrahlung L streuenden Atmosphäre 5 sowie der Streustrahlung S. Die Vorrichtung 1 weist den Wellenlängenfilter 2 auf, wobei der Wellenlängenfilter 2 des Ausführungsbeispiels der Figur 3 mit zwei Filterkanten ausgebildet ist. Ferner weist die Vorrichtung 1 den ersten Detektor 3 und den zweiten Detektor 6 auf. Da der Wellenlängenfilter 2 zwei Filterkanten aufweist, emittiert die Lasereinrichtung 4 im Betrieb vorzugsweise Laserstrahlungen L mit unterschiedlichen Spektren, deren Maxima jeweils bei der Wellenlänge einer der Filterkanten liegen. Laser radiation L scattering atmosphere 5 and the scattered radiation S. The device 1 comprises the wavelength filter 2, wherein the wavelength filter 2 of the embodiment of Figure 3 is formed with two filter edges. Furthermore, the device 1 has the first detector 3 and the second detector 6. Since the wavelength filter 2 has two filter edges, the laser device 4 preferably emits laser beams L with different spectrums, the maxima of which are in each case at the wavelength of one of the filter edges.
Zum Beispiel leitet der Wellenlängenfilter 2 herausgefilterte Anteile T1 , T2 zum ersten Detektor 3 und Restanteile R1 , R2 der Streustrahlung S zum zweiten Detektor 6. For example, the wavelength filter 2 directs filtered-out portions T1, T2 to the first detector 3 and residual portions R1, R2 of the scattered radiation S to the second detector 6.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elemente, der Ausführungsbeispiele der bisherigen Figuren entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu den bisherigen Ausführungsbeispielen eingegangen. FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the device 1 according to the invention. For elements which correspond in function and / or construction elements, the embodiments of the previous figures, the same reference numerals are used. For the sake of brevity, only the differences from the previous exemplary embodiments will be discussed below.
Die Vorrichtung 1 , die in der Figur 4 ebenfalls mit der Lasereinrichtung 4 und der The device 1, which in the figure 4 also with the laser device 4 and the
Atmosphäre 5 sowie der Laserstrahlung L und der Streustrahlung S dargestellt ist, weist als Wellenlängenfilter 2 ein Etalon 10 auf. Das Etalon 10 weist eine Vielzahl von Filterkanten auf, die als Filterkamm bezeichnet sein können. Emittiert die Lasereinrichtung 4 Atmosphere 5 and the laser radiation L and the scattered radiation S is shown, has an etalon 10 as a wavelength filter 2. The etalon 10 has a plurality of filter edges, which may be referred to as a filter comb. Emits the laser device 4
Laserstrahlung L mit unterschiedlichen Spektren, so können die Maxima dieser Spektren auf unterschiedlichen Filterkanten des Etalons 10 liegen. Emittiert die Lasereinrichtung 4 jedoch Laserstrahlung mit nur einem Spektrum, so kann dessen Maximum auf einer der Laser radiation L with different spectra, so the maxima of these spectra can be on different filter edges of the etalon 10. However, if the laser device 4 emits laser radiation with only one spectrum, its maximum can be on one of the
Filterkanten, und insbesondere auf einer ausgewählten Filterkante des Etalons 10 liegen. Filter edges, and in particular on a selected filter edge of the etalon 10 are.
Dem Etalon 10 wird die Streustrahlung S durch einen Polarisator 1 1 zugeführt, wobei der Polarisator 1 1 die Streustrahlung S beispielsweise in Richtung auf das Etalon 10 zu reflektiert. Zwischen dem Polarisator 1 1 und dem Etalon 10 ist entlang eines Streustrahlungspfades P der Vorrichtung 1 eine Verzögerungsplatte 12 angeordnet. Die Verzögerungsplatte 12 ist beispielsweise ein λ/4-Plättchen. Die Streustrahlung S passiert die Verzögerungsplatte 12 und trifft auf das Etalon 10. Das Etalon 10 lässt einen Anteil der Streustrahlung S, dessen Wellenlängen nur auf einer Seite einer der Filterkanten des Etalon 10 liegen, als herausgefilterten Anteil T1 zum ersten Detektor 3 passieren. Der Restanteil R1 wird vom Etalon 10 reflektiert. Die Verzögerungsplatte 12 ändert die Polarisation des Restanteil R1 so, dass der Restanteil R1 entlang des Streustrahlungspfades P durch den Polarisator 1 1 hindurch zum zweiten Detektor 6 geleitet werden kann. The etalon 10, the scattered radiation S is supplied through a polarizer 1 1, wherein the polarizer 1 1, the scattered radiation S, for example, toward the etalon 10 to reflect. Between the polarizer 1 1 and the etalon 10 is along a Stray radiation path P of the device 1, a delay plate 12 is arranged. The retardation plate 12 is, for example, a λ / 4 plate. The scattered radiation S passes through the retardation plate 12 and strikes the etalon 10. The etalon 10 passes a portion of the scattered radiation S whose wavelengths lie only on one side of one of the filter edges of the etalon 10 as a filtered-out component T1 to the first detector 3. The remaining portion R1 is reflected by the etalon 10. The retardation plate 12 changes the polarization of the remainder portion R1 such that the remainder portion R1 can be passed along the scattered radiation path P through the polarizer 11 to the second detector 6.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elemente, der Ausführungsbeispiele der bisherigen Figuren entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu den bisherigen Ausführungsbeispielen eingegangen. FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the device 1 according to the invention. For elements which correspond in function and / or construction elements, the embodiments of the previous figures, the same reference numerals are used. For the sake of brevity, only the differences from the previous exemplary embodiments will be discussed below.
Wie schon bei den bisherigen Figuren zeigt auch die Figur 5 die Vorrichtung 1 mit der Lasereinrichtung 4 und der die Laserstrahlung L streuenden Atmosphäre 5. Auch in der Figur 5 wird die gestreute Laserstrahlung L als Streustrahlung S zur Vorrichtung 1 geleitet. Der Wellenlängenfilter 2 der Vorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels der Figur 5 dreht die Polarisationsebene des Anteils der Streustrahlung S, dessen Wellenlängen auf einer Seite der Filterkante liegen. Die Polarisationsebenen anderer Anteile der Streustrahlung S, deren Wellenlängen auf der anderen Seite der Filterkante liegen, werden nicht gedreht. Die Streustrahlung S kann vollständig durch den Wellenlängenfilter 2 hindurchtreten und an einem dem Wellenlängenfilter 2 nachgeschalteten Polarisator 20 in den herausgefilterten Anteil T1 und den Restanteil R1 aufgeteilt werden. Der Restanteil R1 kann wieder zum Detektor 6 und der herausgefilterte Anteil T1 zum Detektor 3 geleitet werden. Aufgrund der Drehung der Polarisationsebene trennt der Polarisator 20 die Streustrahlung S in die beiden Anteile R1 , T1 . As in the previous figures, FIG. 5 also shows the device 1 with the laser device 4 and the atmosphere 5 scattering the laser radiation L. The scattered laser radiation L is also directed to the device 1 as scattered radiation S in FIG. The wavelength filter 2 of the device 1 of the embodiment of FIG. 5 rotates the plane of polarization of the portion of the scattered radiation S whose wavelengths lie on one side of the filter edge. The polarization planes of other portions of the scattered radiation S whose wavelengths are on the other side of the filter edge are not rotated. The scattered radiation S can pass completely through the wavelength filter 2 and be split on a polarizer 20 downstream of the wavelength filter 2 into the filtered-out component T1 and the residual component R1. The residual portion R1 can be returned to the detector 6 and the filtered-out portion T1 to the detector 3. Due to the rotation of the polarization plane, the polarizer 20 separates the scattered radiation S into the two components R1, T1.
Dem Wellenlängenfilter 2 kann auch im Ausführungsbeispiel der Figur 5 das optionale Polarisationselement 13 vorgeschaltet sein, sodass die Streustrahlung S erst durch das Polarisationselement 13 polarisiert wird und danach die polarisierte Streustrahlung S zum Wellenlängenfilter 2 geleitet wird. Der Wellenlängenfilter 2 des Ausführungsbeispiels der Figur 5 kann ein atomarer Linienfilter 21 , beispielsweise eine Faraday-Filter, sein. Der Streustrahlungspfad P kann sich nach dem Polarisator 20 in zwei The wavelength filter 2 can also be preceded by the optional polarization element 13 in the exemplary embodiment of FIG. 5, so that the scattered radiation S is first polarized by the polarization element 13 and then the polarized scattered radiation S is directed to the wavelength filter 2. The wavelength filter 2 of the embodiment of FIG. 5 may be an atomic line filter 21, for example a Faraday filter. The stray radiation path P may be after the polarizer 20 in two
Streustrahlungspfadabschnitte P1 , P2 verzweigen, die jeweils vom Polarisator 20 zu einem der Detektoren 3, 6 führen. Figur 6 zeigt schematisch die Funktion des Wellenlängenfilters 2 mit Streustrahlungen S. Scatter radiation path sections P1, P2 branch, each leading from the polarizer 20 to one of the detectors 3, 6. FIG. 6 shows schematically the function of the wavelength filter 2 with scattered radiation S.
Auf der Abszissenachse 31 des dargestellten Diagramms 30 ist die Wellenlänge λ in Nanometern aufgetragen. Die Ordinatenachse 32 des Diagramms 30 zeigt die Intensität der Streustrahlung S mit beliebiger Einheit. On the abscissa axis 31 of the illustrated diagram 30, the wavelength λ is plotted in nanometers. The ordinate axis 32 of the diagram 30 shows the intensity of the scattered radiation S with any unit.
Zunächst ist die Funktion des Wellenlängenfilters 2 mit nur einer Wellenlängenfilterkante beschrieben. First, the function of the wavelength filter 2 with only one wavelength filter edge is described.
Die Filterkante 33 liegt bei einer ersten Wellenlänge I. Liegt das Maximum der The filter edge 33 is at a first wavelength I. If the maximum of
Laserstrahlung L bei der ersten Wellenlänge I und beträgt die Windgeschwindigkeit 0 m/s, so hat die Streustrahlung SO das als durchgezogene Linie gezeigte Spektrum, dessen Laser radiation L at the first wavelength I and the wind speed is 0 m / s, the scattered radiation SO has the spectrum shown as a solid line whose
Maximum ebenfalls bei der ersten Wellenlänge I liegt. Ist die Windgeschwindigkeit größer alsMaximum is also at the first wavelength I. Is the wind speed greater than
0 m/s, so ist das Spektrum der Streustrahlung S dopplerverschoben und als gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen S1 versehen. Das Maximum des Streustrahlungsspektrums S1 liegt in der Figur 6 beispielhaft rechts von der ersten Wellenlänge I. 0 m / s, the spectrum of the scattered radiation S is doppler shifted and provided with the reference symbol S1 as a dashed line. The maximum of the scattered radiation spectrum S1 is shown in FIG. 6 by way of example to the right of the first wavelength I.
Das Spektrum SO ist symmetrisch zur ersten Wellenlänge I angeordnet. Auf beiden Seiten der Filterkante 33 vorhandene Anteile des Spektrum SO sind gleich groß. Liegt die The spectrum SO is arranged symmetrically to the first wavelength I. On both sides of the filter edge 33 existing portions of the spectrum SO are the same size. Is that lying
Windgeschwindigkeit jedoch über 0 m/s, so ist der Anteil des Spektrums S1 rechts der Wellenlänge I größer, als der Anteil des Spektrums S1 , der links von der ersten WellenlängeHowever, wind speed above 0 m / s, so the proportion of the spectrum S1 right wavelength I is greater than the proportion of the spectrum S1, the left of the first wavelength
1 liegt. Beispielsweise ist der Anteil links der ersten Wellenlänge I der herausgefilterte Anteil I T und der Anteil der rechts von der ersten Wellenlänge I vorhanden ist, der Restanteil R. Nimmt die Windgeschwindigkeit zu, so wandert das Maximum der Streustrahlung S weiter weg von der Filterkante 33, sodass sich die Anteile R, T immer mehr voneinander unterscheiden. 1 lies. By way of example, the fraction to the left of the first wavelength I is the filtered-out component IT and the component to the right of the first wavelength I is the residual component R. If the wind speed increases, the maximum of the scattered radiation S moves farther away from the filter edge 33, so that the proportions R, T differ more and more from each other.
Werden der Restanteil R und der herausgefilterte Anteil T voneinander subtrahiert, wenn die Windgeschwindigkeit 0 m/s beträgt, ist das Ergebnis null. Ist die Streustrahlung jedoch dopplerverschoben, so ist das Ergebnis ungleich null. Da der Restanteil R und der herausgefilterte Anteil T voneinander subtrahiert werden, wirkt sich die Dopplerverschiebung doppelt auf das Ergebnis aus, sodass die Windgeschwindigkeit mit Streustrahlung S einer geringeren Intensität bestimmt werden kann, als bei einer Messung mit Referenz. If the residual R and the filtered-out portion T are subtracted from each other when the wind speed is 0 m / s, the result is zero. However, if the scattered radiation is Doppler-shifted, the result is not equal to zero. Since the residual portion R and the filtered-out portion T are subtracted from each other, the Doppler shift has a double effect on the result, so that the wind speed can be determined with scattered radiation S of lower intensity than in a reference measurement.
Der Wellenlängenfilter 2 kann jedoch auch noch eine zweite Filterkante 34 aufweisen, die an einer zweiten Wellenlänge II angeordnet ist. Der Abstand der beiden Wellenlängen I, II entspricht der Filterbreite und der Filter sollte so breit sein, dass der Teil, der innerhalb der Filterkurve liegt, nicht bis auf die andere Seite der jeweils anderen Filterkante ragt. Vorzugsweise entspricht die Filterbreite im Wesentlichen der halben Dopplerbreite des Signals. However, the wavelength filter 2 may also have a second filter edge 34, which is arranged at a second wavelength II. The distance of the two wavelengths I, II corresponds to the filter width and the filter should be so wide that the part that lies within the filter curve does not protrude to the other side of the respective other filter edge. Preferably, the filter width is substantially equal to half the Doppler width of the signal.
Ist der Wellenlängenfilter 2 ein Bandpass, so können die zwischen den Filterkanten 33, 34 vorhandenen Anteile der Streustrahlungsspektren SO, S3 die gefilterten Anteile T bilden. Die außerhalb des zwischen den Filterkanten 33, 34 vorhandenen Intervalls liegenden Anteile S1 und S4 der Streustrahlungsspektren können als herausgefilterte Anteile R verwendet werden. If the wavelength filter 2 is a bandpass filter, the portions of the scattered radiation spectra SO, S3 present between the filter edges 33, 34 can form the filtered portions T. The portions S1 and S4 of the scattered radiation spectra lying outside the interval between the filter edges 33, 34 can be used as filtered-out portions R.
Werden der Restanteil R1 und der herausgefilterte Anteil T1 sowie der Restanteil R2 und der herausgefilterte Anteil T2 jeweils voneinander subtrahiert, wenn die Windgeschwindigkeit 0 m/s beträgt, ist das Ergebnis null. Ist die Streustrahlung jedoch dopplerverschoben, so ist das Ergebnis ungleich null. Da der Restanteil R1 und der herausgefilterte Anteil T1 und zusätzlich der Restanteil R2 und der herausgefilterte Anteil T2 voneinander subtrahiert werden, wirkt sich die Dopplerverschiebung vierfach auf das Ergebnis aus, sodass die Windgeschwindigkeit mit Streustrahlung S einer noch geringen Intensität bestimmt werden kann. If the residual fraction R1 and the filtered-out component T1, as well as the residual component R2 and the filtered-out component T2, are each subtracted from one another when the wind speed is 0 m / s, the result is zero. However, if the scattered radiation is Doppler-shifted, the result is not equal to zero. Since the residual portion R1 and the filtered-out portion T1 and additionally the residual portion R2 and the filtered portion T2 are subtracted from each other, the Doppler shift affects four times on the result, so that the wind speed can be determined with scattered radiation S of a still low intensity.
Figur 7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit schematisch als ein Flussdiagramm. Für Elemente der bisherigen Ausführungsbeispiele, die im Folgenden zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet sind, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Figure 7 shows a first embodiment of the method according to the invention for determining the wind speed schematically as a flow chart. For elements of the previous embodiments, which are used in the following to explain the method according to the invention, the same reference numerals are used.
Das Verfahren 40 startet mit einem ersten Verfahrensschritt 41 , in dem beispielsweise Laserstrahlung L emittiert wird. Im folgenden Verfahrensschritt 42 wird die Laserstrahlung L in der Atmosphäre 5 gestreut. Die in der Atmosphäre 5 gestreute Laserstrahlung L wird im Verfahrensschritt 43 als Streustrahlung S von der Vorrichtung 1 empfangen. The method 40 starts with a first method step 41, in which, for example, laser radiation L is emitted. In the following method step 42, the laser radiation L is scattered in the atmosphere 5. The laser radiation L scattered in the atmosphere 5 is received by the device 1 as scattered radiation S in method step 43.
Im nun folgenden Verfahrensschritt 44 wird die Streustrahlung S gefiltert. Die Intensität des herausgefilterten Anteils T wird im Verfahrensschritt 45 gemessen, wobei der In the following method step 44, the scattered radiation S is filtered. The intensity of the filtered-out portion T is measured in method step 45, wherein the
Verfahrensschritt 45 auf den Verfahrensschritt 44 folgt. Ebenfalls auf den Verfahrensschritt 44 folgt der Verfahrensschritt 46, in dem die Intensität eines Restanteils R der Streustrahlung S gemessen wird. Im Verfahrensschritt 47, der sich den beiden Verfahrensschritten 45 und 46 anschließt, werden die Intensitäten der beiden Anteile R, T zur Bestimmung der Process step 45 follows the process step 44. The method step 44 is followed by the method step 46, in which the intensity of a residual portion R of the scattered radiation S is measured. In method step 47, which follows the two method steps 45 and 46, the intensities of the two components R, T for determining the
Windgeschwindigkeit untersucht. Wind speed examined.
Optional kann vor den Verfahrensschritten 45, 46 zunächst ein Verfahrensschritt 48 erfolgen, in dem die Temperatur der Atmosphäre 5, in der die Windgeschwindigkeit gemessen werden soll, bestimmt werden. Die Temperatur kann beispielsweise anhand der Summe der Anteile T, R bestimmt werden. Optionally, prior to the method steps 45, 46, a method step 48 may first be carried out, in which the temperature of the atmosphere 5 in which the wind speed is measured should be determined. The temperature can be determined, for example, based on the sum of the shares T, R.
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch als ein Flussdiagramm. Für Elemente der bisherigen Ausführungsbeispiele, die im Folgenden zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet sind, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Figure 8 shows a further embodiment of the method according to the invention schematically as a flow chart. For elements of the previous embodiments, which are used in the following to explain the method according to the invention, the same reference numerals are used.
Das Verfahren 50 des Ausführungsbeispiels der Figur 8 startet mit dem Verfahrensschritt 51 . Im Verfahrensschritt 51 wird Laserstrahlung L, deren spektrales Maximum bei einer ersten Wellenlänge I liegt, emittiert. Die Verfahrensschritte 52, 53 entsprechen im Wesentlichen den Verfahrensschritten 42, 43. The method 50 of the embodiment of FIG. 8 starts with method step 51. In method step 51, laser radiation L whose spectral maximum is at a first wavelength I is emitted. The method steps 52, 53 essentially correspond to the method steps 42, 43.
Im Verfahrensschritt 54 wird die Streustrahlung S gefiltert, wobei im nun folgenden In method step 54, the scattered radiation S is filtered, in the following
Verfahrensschritt 55 entweder der herausgefilterte Anteil T1 oder der Restanteil R1 der gefilterten Streustrahlung S gemessen wird. Process step 55, either the filtered-out portion T1 or the remaining portion R1 of the filtered scattered radiation S is measured.
Im nun folgenden Verfahrensschritt 56 wird Laserstrahlung in die Atmosphäre 5 emittiert, deren Spektrum sein Maximum bei der zweiten Wellenlänge II aufweist. Die Verfahrensschritte 57, 58 entsprechen wieder im Wesentlichen den Verfahrensschritte 42, 43. In the following process step 56, laser radiation is emitted into the atmosphere 5 whose spectrum has its maximum at the second wavelength II. The method steps 57, 58 correspond again essentially to the method steps 42, 43.
Im Verfahrensschritt 59 wird wie im Verfahrensschritt 54 die zurückgestreute Streustrahlung S gefiltert, sodass im nun folgenden Verfahrensschritt 60 wie im Verfahrensschritt 55 die Intensität entweder des herausgefilterten Anteils T2 oder des Restanteils R2 bestimmt wird. In method step 59, the backscattered scattered radiation S is filtered as in method step 54, so that in the following method step 60, as in method step 55, the intensity of either the filtered-out component T2 or the remaining component R2 is determined.
Im sich nun anschließenden Verfahrensschritt 61 wird die Geschwindigkeit anhand der herausgefilterten Anteile T1 , T2 und/oder der Restanteile R1 , R2 bestimmt. Vor dem In the subsequent process step 61, the velocity is determined on the basis of the filtered-out portions T1, T2 and / or the remaining portions R1, R2. Before the
Verfahrensschritt 61 kann wieder anhand der Summe der Anteile R, T die Temperatur der Atmosphäre 5, in der die Windgeschwindigkeit gemessen werden soll, bestimmt werden. Auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 kann zunächst die Temperatur des Gases, dessen Geschwindigkeit bestimmt werden soll, bestimmt werden. Bezugszeichen Method step 61 can again be determined on the basis of the sum of the shares R, T, the temperature of the atmosphere 5, in which the wind speed is to be measured. Also in the embodiment of FIG. 8, first the temperature of the gas whose velocity is to be determined can be determined. reference numeral
Vorrichtung contraption
2 Wellenlängenfilter  2 wavelength filters
3 erster Detektor  3 first detector
4 Lasereinrichtung  4 laser device
5 Atmosphäre  5 atmosphere
6 zweiter Detektor  6 second detector
10 Etalon  10 Etalon
1 1 Polarisator  1 1 polarizer
12 Verzögerungsplatte  12 delay plate
20 Polarisator  20 polarizer
21 atomarer Linienfilter  21 atomic line filter
30 Diagramm  30 diagram
31 Abszissenachse  31 axis of abscissa
32 Ordinatenachse  32 ordinate axis
33, 34 Filterkante  33, 34 Filter edge
40 Verfahren  40 procedures
41 Laserstrahlung emittieren  41 emit laser radiation
42 Laserstrahlung in Atmosphäre streuen  42 Scatter laser radiation in the atmosphere
43 Streustrahlung empfangen  43 received scattered radiation
44 Streustrahlung filtern  44 Filter stray radiation
45 Intensität des herausgefilterten Anteils messen  45 Measure the intensity of the filtered portion
46 Intensität des Restanteils messen  46 Measure the intensity of the remaining portion
47 Windgeschwindigkeit bestimmen  47 Determine wind speed
48 Temperatur bestimmen  48 Determine temperature
50 Verfahren  50 procedures
51 Laserstrahlung mit erster Wellenlänge emittieren  51 emit laser radiation of the first wavelength
52 Laserstrahlung in Atmosphäre streuen  52 Scatter laser radiation in the atmosphere
53 Streustrahlung empfangen  53 received scattered radiation
54 Streustrahlung filtern  54 Filter scattered radiation
55 Intensität des herausgefilterten Anteils oder des Restanteils messen 55 Measure the intensity of the filtered portion or the remaining portion
56 Laserstrahlung mit zweiter Wellenlänge emittieren 56 emit laser radiation of the second wavelength
57 Laserstrahlung in Atmosphäre streuen  57 Scatter laser radiation in the atmosphere
58 Streustrahlung empfangen  58 received scattered radiation
59 Streustrahlung filtern  59 Filter scattered radiation
60 Intensität des herausgefilterten Anteils oder des Restanteils messen 61 Windgeschwindigkeit bestimmen 60 Measure the intensity of the filtered portion or residual portion 61 Determine the wind speed
I erste Wellenlänge I first wavelength
II zweite Wellenlänge  II second wavelength
L Laserstrahlung L laser radiation
P Streustrahlungspfad  P scattered radiation path
P1 , P2 Streustrahlungspfadabschnitte  P1, P2 scattered radiation path sections
T herausgefilterter Anteil  T filtered out fraction
T1 , T2 herausgefilterter Anteil der gefilterten Streustrahlung S Streustrahlung  T1, T2 filtered-out portion of the filtered scattered radiation S scattered radiation
R Restanteil R residual share
SO, S1 , S2, S3 gefilterte Streustrahlungen  SO, S1, S2, S3 filtered scattered radiation
R1 , R2 Restanteil der gefilterten Streustrahlung R1, R2 Remaining portion of the filtered scattered radiation

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorrichtung (1 ) zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) einen optischen Wellenlängenfilter (2) zur Filterung von aus der Atmosphäre (5) zurückgestreuter Streustrahlung (S) und einen ersten Detektor (3) zur Detektion der gefilterten Streustrahlung (S) aufweist, wobei der Wellenlängenfilter (2) zwei 1 . Device (1) for determining the wind velocity in the atmosphere (5), characterized in that the device (1) comprises an optical wavelength filter (2) for filtering scattered radiation (S) scattered back from the atmosphere (5) and a first detector (3 ) for detecting the filtered scattered radiation (S), wherein the wavelength filter (2) has two
Filterkanten (33, 34) aufweist, oder einen optischen Wellenlängenfilter (2) zur Filterung von aus der Atmosphäre (5) zurückgestreuter Streustrahlung (S), sowie einen ersten Detektor (3) und einen zweiten Detektor (6) zur Detektion der Streustrahlung (S) aufweist, wobei der  Filter edges (33, 34), or an optical wavelength filter (2) for filtering backscattered from the atmosphere (5) scattered radiation (S), and a first detector (3) and a second detector (6) for detecting the scattered radiation (S ), wherein the
Wellenlängenfilter (2) eine Filterkante (33) aufweist und ausgebildet ist, Anteile (T1 ) der Streustrahlung (S) mit Wellenlängen nur auf einer Seite der Filterkante (33) zum ersten Detektor (3) und Anteile (R1 ) der Streustrahlung (S) mit Wellenlängen nur auf der anderen Seite der Filterkante (33) zum zweiten Detektor (6) zu leiten.  Wavelength filter (2) has a filter edge (33) and is formed, portions (T1) of the scattered radiation (S) with wavelengths only on one side of the filter edge (33) to the first detector (3) and portions (R1) of the scattered radiation (S) with wavelengths only on the other side of the filter edge (33) to the second detector (6) to pass.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) mit dem Zwei-Kanten-Filter eine Lasereinrichtung (4), die im Betrieb Laserstrahlung (L) zur Streuung in der Atmosphäre (5) emittiert, aufweist, wobei die Lasereinrichtung (4) im Betrieb Laserstrahlungen (L) mit unterschiedlichen Spektren emittiert, und wobei das Maximum eines der Spektren bei der Wellenlänge (I) einer der Filterkanten (33) und das Maximum des anderen Spektrums bei der Wellenlänge (II) der anderen Filterkante (34) liegt. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the device (1) with the two-edge filter, a laser device (4) which emits in operation laser radiation (L) for scattering in the atmosphere (5) comprises wherein the laser device (4) in operation emits laser radiation (L) with different spectra, and wherein the maximum of one of the spectra at the wavelength (I) of one of the filter edges (33) and the maximum of the other spectrum at the wavelength (II) of the another filter edge (34).
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3. Device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the
Vorrichtung (1 ) mit dem Zwei-Kanten-Filter einen zweiten Detektor (6) aufweist, wobei der Wellenlängenfilter (2) ausgebildet ist, Anteile (T1 , T2) der Streustrahlung (S) mit Wellenlängen nur auf je einer Seite der Filterkanten (33, 34) zum ersten Detektor (3) und Anteile (R1 , R2) der Streustrahlung (S) mit Wellenlängen nur jeweils auf der anderen Seite der Filterkanten (33, 34) zum zweiten Detektor (6) zu leiten.  Device (1) with the two-edge filter having a second detector (6), wherein the wavelength filter (2) is formed, portions (T1, T2) of the scattered radiation (S) with wavelengths only on each side of the filter edges (33 34) to the first detector (3) and portions (R1, R2) of the scattered radiation (S) with wavelengths only on the other side of the filter edges (33, 34) to the second detector (6).
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit dem Ein-Kanten-Filter eine Lasereinrichtung (4) aufweist, die im Betrieb 4. Device (1) according to claim 1, characterized in that the device with the single-edge filter has a laser device (4), which in operation
Laserstrahlung (L) zur Streuung an der Atmosphäre (5) emittiert, wobei das Spektrum der Laserstrahlung (L) sein Maximum bei der Wellenlänge (I) der Filterkante (33) hat. Laser radiation (L) for scattering at the atmosphere (5) emitted, wherein the spectrum of the laser radiation (L) has its maximum at the wavelength (I) of the filter edge (33).
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenfilter (2) ausgebildet ist, die Polarisationsebene nur des 5. Device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wavelength filter (2) is formed, the plane of polarization only of
Streustrahlungsanteils, dessen Wellenlänge nur auf einer Seite der wenigstens einen Filterkante (33) liegt, zu drehen, wobei der Wellenlängenfilter (2) eine Polarisator (20) aufweist, dem die Streustrahlung (S) nach der Drehung der Polarisationsebene entlang eines Streustrahlungspfades (P) der Vorrichtung (1 ) zugeführt ist.  Scattered radiation component whose wavelength lies only on one side of the at least one filter edge (33), wherein the wavelength filter (2) has a polarizer (20) to which the scattered radiation (S) after rotation of the polarization plane along a scattered radiation path (P) the device (1) is supplied.
6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) den ersten und den zweiten Detektor (3, 6) aufweist und den Polarisator (20) die beiden Detektoren (3, 6) nachgeschaltet sind, wobei dem ersten Detektor (3) der Streustrahlungsanteil (T1 ), dessen Polarisationsebene gedreht wurde, und dem zweiten Detektor (6) der Streustrahlungsanteil (R1 ), dessen Polarisationsebene nicht gedreht wurde, zugeführt ist. 6. Device (1) according to claim 5, characterized in that the device (1) the first and the second detector (3, 6) and the polarizer (20), the two detectors (3, 6) are connected downstream, wherein the first detector (3) the scattered radiation component (T1), whose polarization plane has been rotated, and the second detector (6) the scattered radiation component (R1) whose polarization plane has not been rotated, is supplied.
7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 7. Device (1) according to claim 5 or 6, characterized in that the
Wellenlängenfilter (2) zur Drehung der Polarisationsebene einen atomaren Linienfilter (21 ) aufweist.  Wavelength filter (2) for rotating the polarization plane has an atomic line filter (21).
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenfilter (2) ein Etalon (10) aufweist, das entlang eines 8. Device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wavelength filter (2) has an etalon (10) along a
Streustrahlungspfades (P) der Vorrichtung (1 ) zwischen den beiden Detektoren (3, 6) angeordnet ist.  Stray radiation path (P) of the device (1) between the two detectors (3, 6) is arranged.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 9. Device (1) according to claim 8, characterized in that the device
ausgebildet ist, einen vom Etalon (10) durchgelassenen Anteil (T1 ) der Streustrahlung (S) zum ersten Detektor (3) und einem vom Etalon (10) reflektierten Anteil (R1 ) der Streustrahlung (S) zum zweiten Detektor (6) zu leiten.  is formed, one of the etalon (10) transmitted portion (T1) of the scattered radiation (S) to the first detector (3) and a etalon (10) reflected portion (R1) of the scattered radiation (S) to the second detector (6) to pass ,
10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die 10. Device (1) according to claim 8 or 9, characterized in that the
Vorrichtung einen Polarisator (1 1 ) aufweist, der die Streustrahlung (S) entlang des Streustrahlungspfades (P) zum Etalon (10) reflektiert, wobei entlang des  Device comprising a polarizer (1 1) which reflects the scattered radiation (S) along the scattered radiation path (P) to the etalon (10), wherein along the
Streustrahlungspfades (P) zwischen dem Polarisator (1 1 ) und dem Etalon (10) eine Verzögerungsplatte (12) angeordnet ist.  Stray radiation path (P) between the polarizer (1 1) and the etalon (10) a retardation plate (12) is arranged.
1 1 . Verfahren (40) zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre (5), bei der Laserstrahlung (L) in der Atmosphäre (5) gestreut und die gestreute 1 1. Method (40) for determining the wind speed in the atmosphere (5), in which laser radiation (L) is scattered in the atmosphere (5) and the scattered
Laserstrahlung (L) als Streustrahlung (S) zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit gefiltert und untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit zwei mit Laserstrahlungen (L) unterschiedlicher Spektren, deren Maxima voneinander beabstandet sind, erzeugte Streustrahlungen (SO, S1 , S2, S3) an unterschiedlichen Filterkanten (33, 34) gefiltert (44) und herausgefilterte Anteile (T) der Streustrahlungen (SO, S3) und/oder Restanteile (R) der Streustrahlungen (S1 , S2), oder die Streustrahlung (S) an einer Filterkante (33) gefiltert und ein aus der Streustrahlung (S) herausgefilterter Anteil (T) und ein Restanteil (R) der Streustrahlung (S) untersucht werden (45, 46, 54, 55, 60). Laser radiation (L) as scattered radiation (S) for determining the wind speed is filtered and examined, characterized in that for determining the wind speed two scattered radiation (SO, S1, S2, S3) generated at different filter edges (33, 34) with laser radiation (L) of different spectra whose maxima are spaced apart (44) and filtered-out portions (T) of the scattered radiation (SO, S3 ) and / or residual portions (R) of the scattered radiation (S1, S2), or the scattered radiation (S) at a filter edge (33) filtered and filtered out of the scattered radiation (S) portion (T) and a residual portion (R) of the scattered radiation (S) (45, 46, 54, 55, 60).
12. Verfahren (40, 50) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Intensitäten der Restanteile (R1 , R2) der gefilterten Streustrahlungen (SO, S1 , S2, S3) voneinander subtrahiert und das Ergebnis der Subtraktion durch die Summe der Intensitäten der Restanteile (R1 , R2) geteilt werden. 12. The method (40, 50) according to claim 1 1, characterized in that for determining the wind speed, the intensities of the residual portions (R1, R2) of the filtered scattered radiation (SO, S1, S2, S3) subtracted from each other and the result of the subtraction by the sum of the intensities of the residuals (R1, R2) are shared.
13. Verfahren (40, 50) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Intensitäten der herausgefilterten Anteile (T1 , T2) der gefilterten Streustrahlungen (SO, S1 , S2, S3) voneinander subtrahiert und das Ergebnis der Subtraktion durch die Summe der Intensitäten der 13. Method (40, 50) according to claim 11 or 12, characterized in that for determining the wind speed, the intensities of the filtered-out portions (T1, T2) of the filtered scattered radiation (SO, S1, S2, S3) are subtracted from one another and the result the subtraction by the sum of the intensities of the
herausgefilterten Anteile (T1 , T2) geteilt werden.  filtered out portions (T1, T2) are shared.
14. Verfahren (40, 50) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Ergebnisse der Berechnungen der 14. Method (40, 50) according to claim 12 or 13, characterized in that for determining the wind speed the results of the calculations of
Ansprüche 12 und 13 gemittelt werden (47, 61 ).  Claims 12 and 13 are averaged (47, 61).
15. Verfahren (40, 50) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit die Intensitäten der Restanteile (R1 , R2) und der herausgefilterten Anteile (T1 , T2) der gefilterten Streustrahlungen (SO, S1 , S2, S3) untersucht werden. 15. Method (40, 50) according to claim 11, characterized in that for determining the wind speed, the intensities of the residual portions (R1, R2) and the filtered-out portions (T1, T2) of the filtered scattered radiation (SO, S1, S2, S3 ) to be examined.
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