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Eine sehr kurze Einführung:
Was ist ein Lidar und wie funktioniert es?
A very brief introduction to lidar(in German)
Matthias Wiegner, 2003
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Zunächst einmal:
Lidar ist die Abkürzung für„Light detection and Ranging“
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Teleskop Laser
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Ausgesendeter Puls
Teleskop Laser
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Streuung u.a. an Aerosolpartikeln(in alle Richtungen, ein Teil zurück)
Ausgesendeter Puls
Teleskop Laser
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Streuung u.a. an Aerosolpartikeln(in alle Richtungen, ein Teil zurück)
Ausgesendeter PulsRückgestreutesSignal
Teleskop Laser
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Geometrie einerLidar-Messung
Nichtmassstabsgetreu!
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Laser: beleuchtetes Volumen
Geometrie einerLidar-Messung
Nichtmassstabsgetreu!
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Laser: beleuchtetes VolumenTeleskop: sichtbares Volumen
Geometrie einerLidar-Messung
Nichtmassstabsgetreu!
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Bis hier überlappen die beidenGesichtsfelder nicht, d.h., keinLidarsignal vorhanden
Laser: beleuchtetes VolumenTeleskop: sichtbares Volumen
Geometrie einerLidar-Messung
Nichtmassstabsgetreu!
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Bis hier überlappen die beidenGesichtsfelder nicht, d.h., keinLidarsignal vorhanden
Laser: beleuchtetes VolumenTeleskop: sichtbares Volumen
Geometrie einerLidar-Messung
ab hier überlappen sievollständig, d.h.,auswertbares Signal
Nichtmassstabsgetreu!
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Zeitachse
Puls
Zeit-Domänen einerLidar-Messung
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Zeitachse
PulsPuls
Zeit-Domänen einerLidar-Messung
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Zeitachse
PulsPuls Puls
Zeit-Domänen einerLidar-Messung
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Zeitachse
Puls PulsPuls Puls
Zeit-Domänen einerLidar-Messung
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Zeitachse
Puls PulsPuls Puls
zur besseren Vergleichbarkeit: alle Zeiten in µs
Zeit-Domänen einerLidar-Messung
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Zeitachse
Puls PulsPuls Puls
Pulsabstand: 100000 µs (d.h. Pulsfolgefrequenz 10 Hz)
Pulsdauer: 0.01 µs
Zeit-Domänen einerLidar-Messung
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Puls Puls
Vergrößerung desZeitmaßstabes:100 µs
Zeitachse
Pulsabstand: 100000 µs (d.h. Pulsfolgefrequenz 10 Hz)
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Puls Puls
Innerhalb von 100 µs legt Licht 30 kmzurück. D.h.: Zeit für 15 km Hin- und 15 km Rückweg:Sondierung der Atmosphäre möglich
Zeitachse
Pulsabstand: 100000 µs (d.h. Pulsfolgefrequenz 10 Hz)
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Puls
Zeitachse
Puls
Nochmals: Vergrößerungdes Zeitmaßstabes
15 km-Atmosphäre: 100 µs
Pulsabstand: 100000 µs (d.h. Pulsfolgefrequenz 10 Hz)
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Puls
Lidarsignal wird mit 0.025 µs Auflösung abgetastet: entspricht einer räumlichen Auflösung von 3.75 m
Puls
15 km-Atmosphäre: 100 µs
Zeitachse
Pulsabstand: 100000 µs (d.h. Pulsfolgefrequenz 10 Hz)
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Zum Schluß noch ein Beispiel einerLidar-Messung
und zwar:
simulierte Signale (ohne Rauschen)bei drei Wellenlängen
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355 nm532 nm
1064 nm
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Aerosol-Extinktionsprofil (532 nm)
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Aerosol: deutliche Grenzschicht bis 1 km
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Aerosol: schwache Schicht 2-3 km
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deutlicher Signalabfall zeigt Oberkanteder Grenzschicht
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Aerosolschicht ist deutlicherkennbar, insb. bei langenWellenlängen
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Signal aus aerosolfreienSchichten wird für dieKalibration verwendet
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Unvollständiger Überlapp:keine Auswertung möglich
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Beachte:sehr großer Dynamikbereich erforderthöchste Ansprüche an Signalverarbeitung
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So, jetzt wissen Sie alles über ein Lidar
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Now you know all about lidar
Thank you for your attention