gọi là xung màn hình),
- thời gian trung bình trên một số bức ảnh - sự hiện diện của các hạt aerosol.
Các đặc trưng chính của kỹ thuật phát hiện phách là khả năng hoạt động trong điều kiện ánh sáng nền cao, không phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và tất cả các tính năng nổi trội của các thành phần quang học trong hệ thống.
2.6 Hệ đo Lidar hai chùm tia
Hệ đo Lidar hai chùm tia thực chất bao gồm hai Lidar tán xạ đàn hồi thông thường được bố trí sao cho hướng của 2 tia laser cùng chiếu vào một mẫu sol khí. Hệ Lidar hai chùm tia chỉ khác hệ Lidar thơng thường về số lượng và cách bố trí hệ. Lidar trên cao thông thường được gắn với máy bay trực thăng, ở đó có hệ thống chống rung và giảm sóc đặc biệt (ví dụ hệ AMALi) nhằm hạn chế sự sai lệch quang do rung, còn hệ hướng cao đặt trên mặt đất là một Lidar tán xạ đàn hồi thơng thường (ví dụ hệ KARL). Dữ liệu tán xạ đàn hồi thu đước từ hai máy sẽ được kết nối với nhau để đưa ra thơng số chính xác về đối tượng đo[3],[5]. Do vậy chỉ cần hai Lidar tán xạ đàn hồi cơ bản, bằng cách bố trí hợp lý như trên ta có được một hệ đo Lidar trong phương pháp hai chùm tia.
Có hai cách bố trí hệ đo Lidar trong kỹ thuật hai chùm tia: + Giữa máy bay và mặt đất ( bố trí hệ theo phương thẳng đứng)
+ Hai hệ Lidar đặt trên hai tòa nhà hoặc hai đỉnh núi(bố trí hệ theo phương ngang)
Hình 2.6.1 Hai cách bố trí của hệ đo Lidar hai chùm tia. Bên trái: hệ bố trí theo chiều thẳng đứng, bên phải: hệ bố trí theo chiều ngang
Hệ 2
Hệ 1
Hệ 2 Hệ 1
Hệ đo Lidar tán xạ đàn hồi mặt đất có cách bố trí thơng thường như các Lidar mặt đất đã giới thiệu ở trên. Sau đây tôi xin giới thiệu một cách sơ lược cách bố trí hệ đo Lidar tán xạ đàn hồi trên máy bay trực thăng[4]. Đó là hệ đo Lidar tán xạ đàn hồi AMALi của viện nghiên cứu biển và địa cực của Đức. Đây là cơ sở để thiết kế lên hệ Lidar hai chùm tia theo phương thẳng đứng.
AMALi (The Airborne Mobile Aerosol Lidar ) là thiết bị di động nghiên cứu Sol khí được phát triển ở Viện Alfred Wegener (viện nghiên cứu biển và địa cực của Đức ) phục vụ cho việc nghiên cứu vùng biển và vùng cực với quá trình hoạt động đáng tin cậy trong mọi điều kiện thử thách
của thời tiết tại khu vực vùng cực của Trái Đất. AMALi là một thiết bị nhỏ gọn, mạnh mẽ và di chuyển linh hoạt. LiDAR này sử dụng bộ dò từ xa độ phân giải cao của dọc và ngang mật độ sol khí và mây ở tầng đối lưu tại hai bước sóng và 1 khử cực một trong số họ. Có hai cấu hình chính cho hệ AMALi Lidar này đó là cấu hình IRVIS 2003 – 2006 sử dụng hai tia thăm dị 1064nm và 532nm; cấu hình cịn lại là UVVIS 2006 – 2009 sử dụng hai tia thăm dò là họa ba bậc hai và họa ba bậc ba tức 532nm và 355nm.
Mô đun thứ nhất là hệ thống phát, thu và nhận tín hiệu được gắn kết bên trong một hộp ( 70 × 50 × 25 cm),
trọng lượng tương đối nhẹ (45 kg) thuộc nhóm quang học lắp ráp . Các mô-đun thứ hai bao gồm bảng điều khiển laser và bộ phận làm mát, máy tính xách tay, các đầu thu và hệ thống ngắt an toàn được gắn vào một thanh
Hình 2.6.3 : Hệ quang của AMALi
ngang kích thước (55 × 50 × 60 cm).
Hệ thống quang học được treo bởi bốn lò xo chống sóc vào bốn chiếc cột. Các lị xo này có nhiệm vụ loại trừ rung động của ghế quang trong trong quá trình hoạt động của máy bay.
Bảng 2.6. Đặc điểm kỹ thuật của CRF-200, Big Sky Laser, Quantel,
Montana, USA. Laser này có thể được sử dụng trong LiDAR AMALi trong IRVIS và UVVIS
Tham số Giá trị Ghi chú
Độ cao tối đa cho sự hoạt động an toàn (m) 3000
Đường kính của tia (mm) 6
Thời gian xung (ns) 11.38
Sự phân kì (mrad) (86.5% năng lượng) 2.59
Tần số [Hz] 15
Cấu hình IRVIS
Xung năng lượng tại 1064nm [mJ] 60
Xung năng lượng tại 532nm[mJ] 120
Cấu hình UVVIS
Xung năng lượng ở 1064 nm (còn lại) [mJ]] 45
Xung năng lượng tại 532 nm[mJ] 94
Hình 2.6.4 Các mô đun quang học của AMALi : 1. laser đầu; 2. Gương; 3 cửa Hình 2.6.4 Các mơ đun quang học của AMALi : 1. laser đầu; 2. Gương; 3 cửa
sổ với góc Brewster ; 4.Gương cầu ;5.Gương gấp; 6. Pinhole ; 7. gương gấp thứ 2; 8. Thấu kính ; 9. Gương tách chùm tia; 10. bộ lọc nhiễu cho 1.064 kênh 11 nm; APD cho phát hiện 1064 nm; 12. Bộ lọc nhiễu cho kênh 532 nm; 13. Phân cực khối; 14. Phim bộ lọc phân cực mỏng; 15.PMT cho vng góc 532 nm với bộ thu phát hiện; 16. PMT cho song song phát hiện 532 nm; 17. Thanh ngang 18.lò xo; 19. cột trụ; 20. Tấm thanh ngang
Chƣơng 3. LỰA CHỌN CHO HỆ ĐO LIDAR TRONG PHƢƠNG PHÁP HAI CHÙM TIA
3.1 Quá trình thiết kế chế tạo hệ đo Lidar tán xạ đàn hồi tại Trung tâm Laser và môi trƣờng thuộc Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội và môi trƣờng thuộc Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội
Như đã nói ở trên, hệ đo Lidar trong phương pháp hai chùm tía thực chất là bao gồm hai Lidar tán xạ đàn hồi thông thường kết hợp với nhau. Do vậy để có kết quả chính xác trong q trình chế tạo hệ Lidar trong phương pháp hai chùm tia cần quan tâm đến hai hệ đo Lidar được chế tạo một cách đồng bộ.
Với mục tiêu làm chủ công nghệ Lidar và ứng dụng công nghệ laser Lidar vào nghiên cứu mơi trường sol khí mỏ than, trung tâm Laser và mơi trường thuộc trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội đã đẩy mạnh việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ đo Lidar tán xạ đàn hồi cách đây được vài năm. Đây là cơng việc khó khăn địi hỏi ứng dụng nhiều kỹ thuật khác nhau trong nhiều lĩnh vực: Laser, điện tử, môi trường… Đồng thời hệ đo Lidar khi chế tạo ra phải có những ưu điểm mới, do vậy trung tâm laser đã bắt đầu có những nghiên cứu chuyên sâu về laser, đầu thu detector, hệ quang…và hợp tác, trao đổi khoa học tại Pháp và Ba Lan, các công ty mỏ than Đông Bắc, Mông Dương…thuộc tập đồn Than khống sản Việt Nam. Nhằm hướng đến mục tiêu là chế tạo được hệ đo Lidar tán xạ đàn hồi trong phương pháp hai chùm tia có độ chính xác cao, nhỏ gọn, dễ di chuyển, bước đầu đo và khảo sát sự ơ nhiễm khơng khí trên bầu trời Hà Nội, nồng độ bụi khí trong mỏ than[1]...
3.2 Lựa chọn hệ đo Lidar