Способ и устройство раннего обнаружения формирования утренних заморозков в период цветения сельхозкультур
лидар, рассеивающие среды, излучение обратного рассеяния, безопасность для человека, лазер, лавинный однофотонный фотодиод
Предложен и обоснован способ зондирования среды обитания лидаром на диодном лазере с безопасным для глаз уровнем плотности энергии (<1 мкДж/ см2). Прогресс в разработке высокоэффективных квантовых счётчиков и однофотонных приемников, работающих без промежуточных усилителей электрического сигнала, позволил разработать и создать лидары нового поколения с предельно малым уровнем излучения на трассе зондирования, сравнимым или меньшим интенсивности естественной освещенности. При этом вероятность регистрации фотонов рассеянного лазерного излучения при каждом включении лазера меньше единицы. Поэтому в таких лидарах для получения представительной физической информации об объекте исследования необходимо использовать длинный цуг лазерных импульсов. Это позволяет использовать диодные лазеры с большой частотой повторения и малой энергией импульсов. Данный тип лидаров работает с безопасным для глаз уровнем лазерного излучения, не имеет «мёртвой» зоны (позволяет проводить измерения непосредственно от выходного окна лидара на коротких трассах). Разработанный лидар на основе этого способа обеспечивает мониторинг вариаций аэрозолей атмосферы и способен оценивать просветление атмосферы, которое предшествует формированию масштабных заморозков. 
Сигналом лидара является аэрозольное рассеяние в обратном направлении излучения зондирующего импульса лазера. Поверхности топографических мишеней тоже являются источником рассеянного излучения, что позволяет измерять расстояние до них. Сигнал от мишени обычно выше и может быть зарегистрирован на большем расстоянии, что позволяет расширить возможности зондирования и измерять два параметра состояния атмосферы одновременно: динамику профиля коэффициента обратного рассеяния, а также прозрачности/пропускания атмосферы на круговом обходе всей трассы, ограниченной мишенью.
Поскольку аэрозоли на трассе являются основным фактором разнонаправленного изменения этих сигналов, то их совместный анализ позволяет обнаружить появление атмосферных неоднородностей на трассе и их вариации с большей вероятностью. Известно, что этот подход также может быть использован для измерения коэффициента связи между коэффициентом экстинкции и обратного рассеяния, необходимого в решении обратной задачи лидарного зондирования.
Для снижения уровня шума и повышения отношения сигнал/шум был использован стробирование приёмника короткими импульсами (< 1 мкс). Это позволило зондировать аэрозоли с энергией импульса менее 1 мкДж.
Данный РИД (результат интеллектуальной деятельности деятельности) имеет практическое народно-хозяйственное значение. Особое значение использование данного способа приобретает в районах критического земледелия, в которых заморозки проявляются особенно часто и раннее их обнаружение позволит принять защитные меры по спасению урожая сельхозкультур.
Сергей
Гудков
Владимирович
руководитель Центра Биофотоника
Доктор биологических наук
Доцент
B-6263-2013
6603181937
РОССИЯ
Сергей
Гарнов
Владимирович
Директор
РОССИЯ
59.41.33
Приборы для измерения оптических свойств сред и материалов
29.33.18
Статистика лазерного излучения
29.33.43
Распространение лазерного излучения
01.03.UB
PHYSICS, APPLIED
Владимир
Завозин
Александрович
Автор и исполнитель
РОССИЯ
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1187746579690
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
ИОФ РАН
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ИМ. А.М. ПРОХОРОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
1027700378595
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения