Forschungsbericht 2010



NIR-Lidar-Messverfahren zur ortsaufgelösten Bestimmung von Gas- und Partikelkonzentrationen im Nahbereich

Institut: Optische Kommunikationstechnik
Projektleitung: Prof. Dr. rer. nat. Ernst Brinkmeyer
Stellvertretende Projektleitung: Prof. Dr. rer. nat. Ernst Brinkmeyer
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Ing. Thomas Waterholter
Projektnummer: E.2-03.083
Laufzeit: 01.03.2009 - 28.02.2013
Finanzierung: TUHH


 

Ziel des Projekts ist es, neuartige Lidar-Systeme zur Messung von Partikelkonzentrationen und zur Bestimmung von Windgeschwindigkeiten zu konzipieren und zu realisieren. Diese Systeme sollen im Nahinfrarotbereich arbeiten und Komponenten aus der optischen Kommunikationstechnik verwenden.

Zur Bestimmung der Windgeschwindigkeiten in einem Messbereich in einer bestimmten Entfernung vom Messsystem soll ein Kohärenzbereichs-Lidar zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zu den weit verbreiteten gepulsten Lidar-Systemen handelt es sich hierbei um ein Dauerstrich-(cw-) Verfahren, ähnlich der optischen Kohärenzbereichsreflektometrie (optical low coherence reflektometry, OLCR). Die Ortsdiskriminierung wird hier nicht über die Auswertung der Laufzeit hergestellt, sondern über einen Längenabgleich in einem interferometrischen Aufbau. Die Ortsauflösung wird über die Fokussierung des Sendestrahls und die Wahl einer passenden Laserbandbreite bestimmt. Das Prinzip zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit beruht auf der Messung der Dopplerverschiebung des Lichts, wenn es an vom Wind mitbewegten Aerosolen gestreut wird.

Da es sich bei der verwendeten Anordnung um ein Dauerstrichsystem handelt, enthält das Detektorsignal Signalanteile aus allen Entfernungen gleichzeitig. Allerdings liefert nur Streulicht aus dem Messbereich ein schmalbandiges Signal, aus anderen Bereichen erhält man ein breitbandiges Signalspektrum mit der doppelten Bandbreite der verwendeten Quelle (Selbst-Heterodyn-Verfahren). Durch ausschließliche Auswertung des schmalbandigen Anteils lässt sich die Windgeschwindigkeit in einer bestimmten Entfernung bestimmen.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen.

 


Stichwörter

  • CW-Lidar
  • Doppler-Lidar
  • Kohärenzbereichs-Lidar
  • OLCR
  • Wind-Lidar