Метод контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров и разработка стенда для его реализации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.01, кандидат наук Ким Алексей Андреевич

• Ким Алексей Андреевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Ким Алексей Андреевич

Введение

1. Теоретическое обоснование концепции имитационной оптической трассы

1.1 Метеорологические лидары

1.2 Методы контроля эксплуатационных параметров лидаров и аналогичных устройств

1.2.1 Способ оценки сходимости результатов синхронных измерений сравниваемых изделий

1.2.2 Проведение сравнительных испытаний при синхронном зондировании атмосферы радаром и эталонным метеосредством

1.2.3 Способ калибровки и поверки метеорологического доплеровского радиолокатора с применением радиочастотного переизлучателя

1.2.4 Устройство и метод контроля дальномерного канала радиолокационных систем с применением имитатора цели

1.2.5 Способ метрологического контроля дальномерных блоков геодезического оборудования с использованием геодезических полигонов

1.2.6 Метод контроля и поверки дальномерных блоков с использованием калиброванной оптоволоконной линии задержки

1.2.7 Метод контроля показаний доплеровского лидара по данным чашечного анемометра

1.2.8 Контроль доплеровского лидара по показаниям ультразвукового анемометра

1.3 Основные эксплуатационные параметры метеорологических лидаров

1.4 Требования, предъявляемые к методу и стенду контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических

лидаров

Выводы к Главе

2. Оптоволоконная имитационная линия

2.1 Анализ характеристик и типов оптических волокон с целью классификации их применимости в качестве основы имитационной линии

2.2 Имитация временных параметров оптической трассы

2.3 Создание временных задержек при распространении оптического импульса в волокне

2.4 Анализ структур многопроходных линий задержки

2.4.1 Схема с множеством катушек

2.4.2 Схема с многопроходной катушкой в петлевом включении

2.4.3 Схема с катушкой и зеркалами Фарадея

2.5 Энергетический и временной расчет

2.6 Оценка термических деформаций

2.7 Методика верификации параметров поверочного стенда

Выводы к Главе

3. Прототип стенда на основе имитационной линии и испытания

3.1 Макетирование

3.2 Испытания прототипа стенда на основе имитационной линии

Выводы к Главе

4. Методы управления зондирующим излучением в имитационной линии

4.1 Создание контролируемого профиля обратного рассеяния

4.1.1 Метод пассивного управления

4.1.2 Метод активного управления

4.1.3 Имитация доплеровского смещения частоты

Выводы к Главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Введение

Системы оптического зондирования атмосферы находят широкое применение в климатических и метеорологических исследованиях и наблюдениях, экологическом мониторинге, обеспечении безопасности полетов и некоторых других сферах. Их преимущества заключаются, главным образом, в бесконтактном контроле параметров атмосферы на значительном удалении от прибора-измерителя. Такие устройства принято называть лидарами (акроним от англ. Light Identification Detection and Ranging). В настоящее время существуют лидары, обеспечивающие измерение параметров удаленных атмосферных образований (облаков, туманов, вихрей и вихревых следов и др.), обнаружение и измерение концентраций целевых веществ в атмосфере, измерение профиля обратного атмосферного рассеяния, скорости и профиля распределения ветра, границ и структуры облачных слоев, ветровых сдвигов и многих других параметров. Можно сказать, что системы оптического зондирования атмосферы являются одними из самых информативных и, следовательно, перспективных и востребованных. Наблюдение за высотностью облачных слоев и атмосферных образований, а также за их динамикой, является одной из актуальных задач не только в метеорологии, но и в области обеспечения безопасности полетов [1, 2]. Актуальность исследований и разработок, посвященных различным методам измерения высот облачности, подтверждается многочисленными публикациями [3-6]. Международная организация гражданской авиации (ICAO) рекомендует лидары к внедрению в состав информационно-измерительных систем и комплексов обеспечения безопасности полетов гражданской авиации [7-9].

Мировыми лидерами в производстве метеорологического зондирующего оптического оборудования являются такие компании как

ELIASSON, LUFFT, Degrean Horizon, Campbell Scientific, Vaisala, Mitsubishi Electric и другие. Среди российских производителей лидирующие позиции занимает компания АО «Лазерные Системы», одним из направлений которой является серийное производство и разработка новых метеорологических лидаров: облакомеров, профилометров обратного рассеяния, доплеровских когерентных лидаров, лидаров дифференциального поглощения и метеорологических систем специального назначения.

Метеорологические лидары являются одними из наиболее универсальных и информативных устройств для изучения и контроля параметров атмосферы. Их появление открыло новые перспективы и направления, как в научных исследованиях, так и в решении прикладных задач, таких как обеспечение безопасности полетов. Однако на сегодняшний день существует проблема верификации и контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических лидаров. Она заключается в том, что не существует комплексных, достаточно универсальных и всесторонних научно обоснованных методов контроля параметров метеолидаров. Существующие методы носят поверхностный и упрощенный характер, который далеко не всегда отображает реальные характеристики устройства. Научному описанию и классификации методов валидации параметров метеорологических лидаров уделяется недостаточно внимания. Фактически в настоящее время исследования атмосферы, проводимые на основе метеорологических лидаров, опираются на показания приборов, точность которых не может быть подтверждена достаточно объективным методом. Немаловажным также является и нормативно-правовой аспект использования метеолидаров в качестве средств измерения, особенно в тех областях, где от корректности получаемых данных может зависеть принятие важных решений. Так, например, согласно документам [10-12] метеорологическое оборудование аэродромов гражданской авиации, автоматизированные метеорологические измерительные системы, измерители нижней границы облачности, подлежат периодической поверке.

Специфика работы атмосферных лидаров заключается в измерении параметров среды, которые не могут быть воссозданы при необходимости в атмосферной трассе. Иными словами, невозможно проконтролировать точность измерения параметров атмосферы, поскольку невозможно создать эталон реальной атмосферной трассы с точно заданными параметрами. Определить точность измерения некоторого параметра атмосферы означает проконтролировать результат его измерений в условиях, при которых измеряемый параметр может быть задан с точностью, как минимум в 3 раза превышающей точность поверяемого измерителя. В случае с метеорологическими лидарами, фактически, требуется создать эталонную оптическую трассу со строго определенными характеристиками и их распределением по дальности или высоте. Ввиду невозможности создания таких эталонов атмосферы при оценке качества работы измерителя приходится прибегать к некоторым упрощениям и допускам.

Можно констатировать, что в настоящее время не существует научно обоснованного подхода и методики контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических лидаров. Существующие методы поверки или контроля лидарного метеорологического оборудования сложны в реализации, экономически невыгодны, и при этом не обеспечивают комплексного и объективного контроля основных эксплуатационных параметров. С другой стороны, отсутствие единой комплексной методики и технических средств осуществления контрольных и поверочных мероприятий является препятствием на пути внедрения и широкого распространения метеорологических лидаров как в научно-исследовательской сфере, так и в прикладных применениях.

Поскольку создание эталонной оптической трассы в атмосфере не представляется возможным, имеет смысл говорить о ее частичной имитации. Введение концепции имитационной оптической трассы позволяет полностью или частично отказаться от использования реальной атмосферы в качестве среды распространения зондирующего излучения, при этом целевые

имитируемые параметры атмосферы могут быть воссозданы многократно и с необходимой точностью. Именно это направление представляется наиболее перспективным в условиях современной научно-технической и производственной базы. В качестве среды распространения зондирующего излучения целесообразно использовать оптические волокна. База пассивных оптоволоконных и активных оптоэлектронных компонентов открывает широкий спектр всевозможных применений и схемотехнических реализаций. Большая часть рассматриваемых в работе материалов и компонентов производится или может быть произведена в РФ.

Таким образом, целью настоящей диссертационной работы является разработка научно обоснованного метода верификации и валидации основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи работы:

1. Необходимо выполнить анализ известных методов и устройств контроля и верификации эксплуатационных параметров метеорологических лидаров и аналогичных устройств;

2. Выявить наиболее значимые эксплуатационные параметры оборудования, подлежащие метрологическому контролю, а также сформулировать соответствующие требования для системы имитации параметров атмосферной трассы;

3. Провести анализ характеристик и типов оптических волокон с целью классификации их применимости в качестве основы имитационной линии для тех или иных видов метеорологических лидаров;

4. Разработать теоретическое описание и модель оптико-электронной системы имитации параметров атмосферной трассы;

5. Разработать и реализовать прототип стенда для контроля основных эксплуатационных параметров метеорологического лидара;

6. Провести экспериментальные исследования и апробацию метода контроля основных эксплуатационных параметров метеорологического лидара.

Научная новизна диссертации заключается в разработке нового научно обоснованного метода контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров. Метод был положен в основу имитационной линии в составе стенда для верификации и валидации основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров.

Впервые предложена контролируемая имитация атмосферного распространения светового зондирующего импульса в оптоволоконной линии задержки сложной структуры с циклическим отведением части оптической мощности.

Впервые для верификации основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров была предложена и обоснована имитация атмосферной трассы, реализованной с помощью многопроходной оптоволоконной линии сложной структуры.

Впервые была экспериментально продемонстрирована возможность одновременного контроля нескольких метрологически значимых параметров при поверке импульсного лазерного облакомера и импульсного ветрового лидара за один цикл измерений без изменения параметров поверочного стенда.

Впервые была продемонстрирована возможность имитации в оптоволоконной линии таких параметров атмосферы, как временное уширение зондирующего импульса при отражении от распределенных атмосферных образований, частотное смещение зондирующего излучения, обусловленное эффектом Доплера при отражении от атмосферных образований с ненулевой проекцией скорости на ось зондирования.

Практическая значимость работы заключается в совершенствовании технических, эксплуатационных и экономических характеристик

импульсных метеорологических лидаров путем унификации механизмов их метрологического обеспечения, снижения трудозатрат на их испытания при производстве, внедрении, эксплуатации и обслуживании.

Предложен и реализован метод верификации основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров путем имитации распространения оптического зондирующего импульса в атмосферной трассе с отражением от множества эквидистантных объектов.

Предложен и опробован новый метод верификации основных эксплуатационных параметров импульсных метеорологических лидаров, обеспечивающий контроль нескольких параметров лидара за один цикл измерения без модификации стенда.

Предложены методы имитации отражений зондирующего импульса от распределенных атмосферных образований, в т.ч. имеющих ненулевую проекцию скорости на ось зондирования.

Разработан и реализован прототип стенда для контроля основных эксплуатационных параметров импульсных метеорологических лидаров.

Получены результаты экспериментальных исследований и моделирования, демонстрирующие потенциал практического применения разработанного метода верификации и валидации основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров.

Методы и средства исследования

При разработке метода и прототипа стенда для верификации основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров учитывались принципы и особенности волноводного распространения света в ограниченном пространстве направляющей среды волновода. Был предложен и использован метод измерения эффективного показателя преломления оптического волокна и длины волокна на катушке, основанный на анализе величин фазовых сдвигов амплитудно-модулированного оптического сигнала на различных частотах при внесении в схему образца известной (эталонной) длины. Для расчета энергетических характеристик

стенда применялись средства компьютерного моделирования в сочетании с классическим методом оценки ослабления оптического излучения в кварцевом волокне. Для измерения реальных энергетических потерь в пассивных элементах системы использовались источники излучения и измерители оптической мощности с оптоволоконным входом фирмы Thorlabs, Grandway, Exfo. Сварка оптических волокон производилась на аппарате Fujikura FSM-100.

В экспериментальных исследованиях в качестве объектов, подлежащих контролю эксплуатационных параметров, использовались импульсные лидары производства АО «Лазерные Системы», в частности, импульсный облакомер вертикальной видимости «SKYDEX» (номинальная дальность 7.5км), импульсный доплеровский ветровой лидар «WINDEX 3000» (номинальная дальность 3000м) и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложен метод измерения основных эксплуатационных параметров импульсных метеорологических лидаров, заключающийся в том, что атмосферная трасса имитируется оптоволоконной линией, содержащей линейные и ответвляющие элементы, а также элементы управления энергетическими параметрами оптического сигнала. Оригинальность метода подтверждена патентом;

2. Показано, что для имитации эквидистантных объектов в атмосферной трассе может быть использована оптоволоконная имитационная линия, включающая участок оптоволокна, соединенного по петлевой схеме, либо по отражательной схеме с двумя зеркалами Фарадея, при этом имитация энергетического профиля оптических импульсов, обратно рассеянных от эквидистантных объектов с заданным коэффициентом обратного рассеяния ß(r) в атмосфере с коэффициентом поглощения a(r) может быть осуществлена путем подбора соответствующих коэффициентов деления оптических разветвителей и регулировки дополнительной аттенюации в имитационной оптоволоконной линии;

3. Предложен способ имитации временного уширения зондирующего импульса при отражении от распределенных атмосферных образований и способы контролируемого частотного смещения оптического излучения для имитации эффекта Доплера при отражении от атмосферных образований с ненулевой проекцией скорости на ось зондирования.

Достоверность полученных результатов подтверждается многократными натурными экспериментами, обладающими высокой повторяемостью результатов; использованием математических методов и современными программами математического моделирования, анализом публикаций по теме работы и актами внедрения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических импульсных лидаров и разработка стенда для его реализации»

Апробация работы

Материалы, изложенные в диссертационной работе, были представлены на научных конференциях, симпозиумах всероссийского международного уровня: XXIII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы», Иркутск 3-7.07.2017; X Общероссийская научно-техническая конференция «Молодежь. Техника. Космос», СПб, 18-20.04.2018; V Всероссийская научная конференция «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды», СПб, 23-25.05.2018; XXVI Международная конференция «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте-2018», Новороссийск, 10-15.09.2018.; Заседании рабочей группы научно-технического совета ВПК по проблемным вопросам радиофотоники. Москва, 10.12.2018.

По результатам работы был изготовлен опытный образец стенда для верификации и валидации основных эксплуатационных параметров импульсных лидаров «ВОЛЗ-1», который впоследствии был аттестован в качестве рабочего эталона (Свидетельство об аттестации №01 3.6.БНЛ.0001.2017 от 18.04.2017 ФГУП «ВНИИМ» им. Д. И. Менделеева; Приказ об утверждении эталонов единиц величин № 1747 от 21 августа 2018 г (Приложение №8), Федеральное агентство по техническому регулированию

и метрологии (Росстандарт). В настоящее время данный рабочий эталон используется при производстве метеорологических лидаров АО «Лазерные системы». На основе результатов проделанной работы также серийно выпускается «Комплект поверочный «ВОЛЗ».

Личный вклад

Метод имитации оптических параметров атмосферной трассы в оптоволоконной линии и математическое обоснование его применимости для контроля эксплуатационных параметров импульсных лидаров, результаты математического моделирования и расчетов, приведенные экспериментальные данные и результаты исследований в диссертации, составляющих ее научную новизну и выносимые на защиту, получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, из них 3 публикаций в изданиях, рецензируемых ВАК и 2 публикации в изданиях, индексируемых в Web of Science или Scopus, а также 1 патент РФ на изобретение.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, доктору технических наук, профессору Борейшо А. С. за моральную поддержку и мотивацию при написании работы, а также за ценную критику и справедливые замечания; руководству и коллективу компании АО «Лазерные системы» - за предоставленную возможность проведения экспериментов и испытаний на метеорологических лидарах различных конструкций и типов; сотрудникам кафедры «И1» БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова - за поддержку при написании работы и ценную критику.

Объем и структура работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 148 страниц, включая 48 рисунков, 10 таблиц, 52 формулы. Список литературы содержит 77 наименований.

1 Теоретическое обоснование концепции имитационной оптической

трассы

Проблема контроля основных эксплуатационных параметров метеорологических лидаров заключается в невозможности создания эталонной атмосферной трассы. В отличие от дальномеров, измеряющих расстояние до твердых целей, метеорологический лидар по своей концепции является профилометром, измеряющим профиль обратного рассеяния атмосферы по оси зондирования. Однако это только один из возможных измеряемых параметров. Корректность лидарного измерения некоторого параметра атмосферы можно оценить лишь в случае, когда этот параметр был задан или заранее определен с известной точностью, превышающей точность самого лидара. Так, например, для оценки точности работы лидарного облакомера требуется создать эталонное облако (а точнее слои эталонных облаков), находящееся на известной высоте и обладающее заданным профилем обратного рассеяния. Создание такой атмосферной трассы, особенно с учетом масштабов измеряемых расстояний (до нескольких километров и более), представляется невозможным или, как минимум, нецелесообразным.

В данной главе рассматриваются физические основы лидарного зондирования атмосферы. Производится обзор и анализ известных методов и устройств контроля и верификации эксплуатационных параметров метеорологических лидаров и аналогичных устройств. Выявляются и структурируются наиболее значимые эксплуатационные параметры метеорологических лидаров, подлежащие метрологическому контролю, а также формулируются соответствующие требования для оптико-электронной системы имитации параметров атмосферной трассы.

1.1 Метеорологические лидары

Метеорологический лидар является активным измерительным устройством, принцип работы которого основан на зондировании атмосферы лазерным излучением с последующим приемом обратно рассеянного (отраженного) оптического сигнала. В состав лидара входит источник излучения, передающая и приемная оптика, высокочувствительный фотоприемник, устройство обработки сигнала, устройство управления и вывода информации [13-15]. Упрощенная принципиальная схема лидара представлена на рисунке 1.1. В качестве источника зондирующего излучения чаще всего используется импульсный лазер, который напрямую или через оптический усилитель подключается к передающей оптической системе. Обратно рассеянное от атмосферы излучение поступает в оптическую систему приемного блока, после чего направляется в фотоприемник. Электрический сигнал с фотоприемника поступает в устройство обработки сигнала и на устройство вывода. Устройство управления обеспечивает синхронизацию и работу внешних интерфейсов управления и контроля. В более сложных конфигурациях приемный тракт лидара также может включать т.н. систему спектрального анализа. Она характерна, например, для лидаров дифференциального поглощения или доплеровских лидаров, способных измерять скорость движения воздушных масс путем измерения доплеровского смещения центральной несущей частоты. В случае последнего эта система содержит балансный фотоприемник, на который поступает сигнал с атмосферы и опорный сигнал с лазера после оптического смешения частот. При наличии частотного смещения на входе фотоприемника наблюдается картина интерференционных биений, частота которых пропорциональна частоте доплеровского смещения и, соответственно, скорости движения воздуха [13].

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема лидара

Существует множество оптических схем и способов организации приемопередающих телескопов. Наиболее простыми и распространенными считаются биаксиальные оптические системы с разнесенными приемным и передающим телескопами, хотя встречаются также и однотелескопные решения.

В настоящее время наиболее распространенными метеорологическими лидарами являются импульсные, поскольку они, в отличие от непрерывных, обладают постоянным пространственным разрешением, большей дальностью измерений и лучшими функциональными возможностями [13].

Описывая принципы работы импульсных лидаров, необходимо рассматривать распространение света в атмосфере с позиции анализа энергетических характеристик излучения, времени распространения оптического импульса и его частотного смещения вследствие эффекта Доплера.

Мощность пучка монохроматического излучения в однородной атмосфере описывается законом Бугера:

Р(г) = Р0е-аг, (1.1)

где Р(г) - мощность излучения на расстоянии г от источника с выходной мощностью Р0;

а - коэффициент поглощения для данной длины волны оптического излучения, комплексно характеризующий поглощающие свойства атмосферы в рассматриваемых условиях.

Для лидаров, работающих на прием обратно рассеянного излучения, закон Бугера принимает значительно более сложный вид. Здесь уже учитывается не только поглощение, но и обратное рассеяние, параметры самого зондирующего устройства и т.д. Закон Бугера записывается в виде лидарного уравнения в приближении однократного рассеяния [16-21]:

Р(г) = Л^ехр[-2/0га(г')^г'], (1.2)

где Р(г) - мощность обратно рассеянного излучения с точки, удаленной на расстояние г;

А - так называемая аппаратная константа, которая комплексно описывает энергетические параметры зондирующего излучения, апертуру телескопа, эффективность фотоприемной системы и некоторые другие параметры; в(г) и а(г) - коэффициенты обратного рассеяния и поглощения атмосферы.

Аппаратная константа является характеристикой самого лидара и не зависит от параметров атмосферы, однако определение ее реальных значений также является весьма актуальной задачей. Как видно из (1.2), лидарное уравнение учитывает интенсивность атмосферного поглощения излучения на длине волны зондирующего сигнала, интенсивность обратного рассеяния, аппаратные характеристики рассматриваемого лидара, а также обратно пропорциональную зависимость от квадрата расстояния от лидара до удаленной точки на оси зондирования. Параметры в(г) и а(г) в общем случае являются функциональными зависимостями от высоты (или расстояния),

однако в приближении идеализированной однородной атмосферы коэффициенты в(г) и а(г) обращаются в константы [16, 19, 21] и лидарное уравнение значительно упрощаясь, сохраняет функциональную зависимость

от г и г2:

Р(г) = А-^е~2аг (1.3)

Коэффициенты в (г) и а(г) определяются физическим и химическим составом и плотностью атмосферы в некоторой точке пространства и могут варьироваться в широких диапазонах в зависимости от высотности, температуры, давления, состава и т.д., однако их соотношение иногда приводят в виде т.н. лидарного отношения, которое для нормальной естественной чистой атмосферы средних широт без учета высотного изменения, по некоторым оценкам принимается равным ЬС=40...50 для длины волны излучения 1.5мкм [16, 18, 21]. Для абсолютно ясной атмосферы порядок величины обратного рассеяния оценивается как ряа~10-6м-1, а аяа~4*10-5м-1 соответственно. При таких малых коэффициентах принимаемая лидаром оптическая мощность рассеиваемого излучения очень быстро падает с расстоянием. Для облачных образований коэффициент обратного рассеяния во становится на 2-3 порядка выше фо~10-4-10-3). При рассмотрении идеализированного случая обратного рассеяния зондирующего импульса от единичного облака в прозрачной атмосфере с коэффициентом аяа. на высоте г несложно показать, что уровень принимаемого оптического сигнала в большей степени зависит от сомножителя 1/г2, чем от е_2аг, поскольку коэффициент поглощения в чистой атмосфере относительно мал [20].

С точки зрения времени распространения зондирующего импульса от лидара до удаленной точки в атмосфере существуют следующая простая зависимость. Оптический импульс после момента излучения, отражаясь от удаленного объекта в некоторой точке пространства, попадает на фотоприемное устройство лидара через время:

С

где Н - расстояние до удаленной точки атмосферы; с - скорость света в атмосфере.

Граница слепой зоны лидара определяется как минимальная высота (Нтт), на которой может быть детектирован объект. За пространственное разрешение (Нге5) принимается минимальная различаемая разница двух высот. В данном случае для простоты и единообразия имеется в виду, что объект зондирования расположен строго вертикально над лидаром. В противном случае при расчете времени необходимо учитывать непосредственно расстояние до объекта.

Расстояние до удаленного объекта определяется путем измерения временных задержек между моментом излучения зондирующего импульса и его приемом на фотоприемном устройстве. Этот принцип лежит в основе работы импульсных лидаров, в т.ч. метеорологических. Отличие от оптических дальномеров заключается в структуре и оптических свойствах детектируемого удаленного объекта. Метеорологические лидары, в отличие от дальномеров, обеспечивают измерение расстояний до рассеивающих объектов, не имеющих четких границ в пространстве. Под рассеивающим объектом подразумевается некоторое условное атмосферное образование, распределенное в пространстве и обладающее большим коэффициентом обратного рассеяния по отношению к окружающему его объему воздушной массы. Примером является локальное облачное образование или облачный слой на оси зондирования. Зондирующий импульс метеолидара в атмосфере испытывает обратное рассеяние и часть его энергии возвращается на фотоприемник лидара, приобретая временную задержку относительно момента излучения, пропорциональную высоте до точки рассеяния.

Фактически происходит рассеяние оптического излучения на атмосферном аэрозоле, где в качестве рассеивающих частиц выступают микроскопические капли водяного пара, осадки, ледяные кристаллы и пыль.

Водяной пар и прочие аэрозоли микрочастиц всегда присутствуют во всем столбе атмосферы, а их концентрации не могут иметь резких перепадов ни по высоте, ни вдоль поверхности земли. Поскольку зондирующий импульс отражается (обратно рассеивается) от каждой точки атмосферы, это приводит к значительному временному уширению принимаемого обратно рассеянного импульса относительно длительности излученного. Также происходит и модуляция сигнального импульса по амплитуде - это обусловлено неоднородностью концентраций рассеивающего аэрозоля и, следовательно, коэффициента обратного рассеяния в(г). Все это приводит к тому, что сигнал, получаемый при импульсном зондировании реальной атмосферы, принципиально отличается от сигнала, получаемого при зондировании трассы, содержащей локальные макроскопические объекты.

Нельзя не учитывать также и возможность существования нескольких рассеивающих атмосферных образований (облаков, облачных слоев) на оси зондирования. Атмосфера является сложной динамически изменяющейся средой с большой неоднородностью параметров. Тропосфера подразделяется на несколько высотных диапазонов, каждому из которых соответствуют определенные виды облачности с характерными оптическими свойствами, а также различные диапазоны температур, химический и физический состав, плотность, скоростей ветра и т.д. Нередки ситуации, когда на небе одновременно наблюдаются несколько облачных слоев различной высотности и структуры. В некоторых благоприятных условиях распространение зондирующего излучения лидара не ограничивается лишь первым слоем. В этом случае требуется проанализировать профиль обратного рассеяния всего доступного атмосферного столба. Пример профиля интенсивности обратно рассеяния атмосферы, полученный с лидарного метеорологического профилометра, представлен на рисунке 1.2. Атмосферное образование может быть определено как локальный «горб» колоколообразной формы на графике профиля обратно рассеяния. Критерии распознавания некоторого атмосферного образования при последующей

программной обработке «сырого» сигнала метеолидара определяются полуэмпирическим путем при сопоставлении с данными других метеорологических источников.

Рисунок 1.2 - Профили обратно рассеянного сигнала, полученные при зондировании атмосферы лидаром «ИВЛ-5000» производства АО «Лазерные

системы»

На графике хорошо видны формы сигналов, характерные для атмосферных образований различных типов. Как можно заметить, резкое снижение параметра БКЯ наблюдается после прохождения плотного слоя облаков на высотах 5900 и 6700 метров.

Помимо количества регистрируемых облачных слоев и других атмосферных образований в области зондирования, большой интерес представляют данные об их составе, структуре, плотности, размерах и скоростях движения. Получение этих данных возможно при анализе профиля обратного рассеяния, а также при измерении скоростей движения воздушных

масс на различных высотах. Последнее осуществляется с помощью доплеровских когерентных лидаров.

Метеорологические лидары, в отличие от классических времяпролетных дальномеров, по своей сути являются профилометрами коэффициента обратного рассеяния. Сигнал обратного рассеяния атмосферы является значительно более сложным, комплексно характеризующим оптические свойства атмосферы в зоне зондирования.

1.2 Методы контроля эксплуатационных параметров лидаров и

аналогичных устройств

В соответствии с Законом 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», все средства измерений утвержденного типа подлежат обязательной поверке при производстве, по окончании ремонта и периодической поверке при эксплуатации [22].

Контроль эксплуатационных параметров метеорологических лидаров, в случае сертификации их как средств измерения, должен осуществляться путем анализа их показаний на предмет соответствия заявленным техническим характеристикам и определения систематических погрешностей и корректирующих коэффициентов. Однако в большинстве случаев не удается найти эталонное измерительное устройство, обладающее достаточной точностью измерения. К тому же возникает вопрос о методах контроля самих эталонных устройств, поскольку к ним также применимы ограничения, обусловленные свойствами реальной атмосферы. Создание эталонной атмосферной трассы, как было показано ранее, не представляется возможным или целесообразным.

Тем не менее можно выделить несколько методов контроля, применимых для лидаров, радиочастотных локаторов и дальномерных устройств. Ввиду принципиального сходства этих устройств можно говорить о возможном заимствовании подхода в осуществлении контрольных мероприятий.

1.2.1 Способ оценки сходимости результатов синхронных измерений

сравниваемых изделий

Из патентных исследований известен способ контроля доплеровского радиолокатора профилей ветра, где в качестве эталонного устройства используется радиозондовый радиолокационный метеокомплекс.

Для оценки сходимости результатов синхронных измерений выполняется следующее [23]:

1) производится зондирование атмосферы;

2) измеряется скорость и направление ветра на различных уровнях;

3) полученные ряды изменений скорости и направления ветра с доплеровского радара и радиозондового метеокомплекса поступают на вычислитель;

4) проводится оценка методом сравнения выборочных средних значений.

В вычислителе определяются средние значения КД1 и (где д -доплеровский радар, р - радиозондовый метеокомплекс, 1 - уровень (высота)), среднеквадратические значения результатов наблюдения Бд1 и БР1, значения параметров ветра ХД* и ХР*, где х - скорость и направление ветра).

Выясняется, является ли различие ХД* и ХР* статистически значимым (не случайным, в результате существенных различий в методике испытаний и в точности определения параметров ветра). Если различие статистически незначимо и является следствием законного разброса величин в выборках, то можно сказать о степени сходимости результатов наблюдений с определенной доверительной вероятностью Рд.

В вычислителе сходимость результатов проверяется по следующей формуле:

|ХД*+ ХР*| <Г1_а(и)5й, (1.5)

2

где ХД* и ХР* - значения параметров результатов измерения скорости ветра; а - уровень значимости, а=1-Рд; Рд - доверительная вероятность;

КД1+КРг2 - число степеней свободы;

01_2(з) - квантиль распределения Стьюдента уровня (1-а/2) с V степенями

2

свободы.

Далее по формуле (1.6) определяется оценка СКО разности |ХД* + ХР*| для скорости и направления ветра

72 72

(1.6)

9Д. 9р.

4й =

N

где Бд! и БР1 - оценки СКО измерений скорости и направления ветра, которые вычисляются по формулам (1.7) и (1.8):

-ХД8)2

_1

/Х(Хрг - -Хр.)2

(1.7)

4 (1.8)

Если формула (1.5) выполняется для скорости и направления ветра, то гипотеза о сходимости результатов измерения скорости и направления ветра принимается с доверительной вероятностью РД=0,95 (уровень значимости а=0,05), что соответствует «высокой» степени сходимости серий измерений

скорости и направления ветра доплеровского радара и радиозондового метеокомплекса. Невыполнение условия, при заданной доверительной вероятности, для скорости и направления или для одного из параметров ветра будет соответствовать отсутствию сходимости, т.е. гипотеза о сходимости результатов серий измерений отвергается с вероятностью РД=0,95.

1.2.2 Проведение сравнительных испытаний при синхронном зондировании атмосферы радаром и эталонным метеосредством

В работе [23] также приводится способ оценки точности доплеровского радиолокатора профилей ветра в измерении скорости и направления ветра при проведении сравнительных испытаний, где в качестве эталонного метеосредства используется пара идентичных радиозондовых радиолокационных метеокомплексов (Рисунок 1.3).

Способ заключается в следующем:

1) производится измерение скорости и направления ветра доплеровским радиолокатором и эталонным метеосредством;

2) полученные ряды измерений доплеровского радиолокатора и эталонного метеосредства поступают в вычислитель;

3) определяется среднеквадратичная погрешность доплеровского радиолокатора в измерении скорости и направлении ветра по равноточности измерений с заданной доверительной вероятностью.

Рисунок 1.3 - Блок-схема реализации способа контроля [23]

Результаты измерения скорости и направления ветра каждого комплекса с первых выходов поступают на второй и третий входы вычислителя, где их усредняют, берут разности результатов, производят преобразования и определяют точность доплеровского радиолокатора в измерении скорости и направления ветра по соответствующей математической зависимости (формула 1.9).

4>д = >|дав - 4|авр/4, (1.9)

где БХд - средняя квадратичная погрешность доплеровского радиолокатора профилей ветра в измерении скорости и направления ветра; 4Хдав - среднеквадратичное значение разности результатов измерений скорости и направления ветра доплеровского радиолокатора профилей ветра и усредненных значений двух радиозондовых радиолокационных метеокомплексов эталонного метеосредства;

4Хавр - среднеквадратичное значение разности в измерении скорости и направления ветра между двумя радиозондовыми радиолокационными метеокомплексами эталонного метеосредства, которое определяет систематическую погрешность в измерении скорости и направления ветра доплеровским радиолокатором профилей ветра по формуле (1.10):

М(Хд-ХаВр) = 1/1Е?=10Гд* -*авр*), (1.10)

где М(Хд — Хавр) - оценка математического ожидания разностей результатов синхронных измерений доплеровского радиолокатора профилей ветра (ХдО и усредненных значений результатов измерений параметров ветра двух радиозондовых радиолокационных метеокомплексов (Хавр!), для каждой стандартной высоты вводят корректирующие поправки М(Хд-Хавр) в измеренные значения скорости и направления ветра доплеровского радиолокатора профилей ветра с обратным знаком.

К недостаткам способов относятся существенные различия в принципах работы доплеровского радара и радиозондового радиолокационного метеокомплекса, трудности в проведении контрольно-измерительных мероприятий, зависимость от реальных метеоусловий. Нельзя также и полностью исключить погрешность, обусловленную различием областей зондирования доплеровского радара и расположения радиозонда. Предложенные методы также не обеспечивают комплексного контроля параметров доплеровского радиолокатора, таких как слепая зона, пространственное разрешение, а также максимальная дальность действия, по крайней мере, за один цикл измерений. Тем не менее, предложенные методы могут быть ограниченно применены для контроля параметров метеорологических лидаров.

1.2.3 Способ калибровки и поверки метеорологического доплеровского радиолокатора с применением радиочастотного переизлучателя

В работе [24] предложен метод калибровки и поверки метеорологического доплеровского радиолокатора, который заключается в следующем:

1) с доплеровского радиолокатора на устройство переизлучения сигнала излучается сигнал определенной частоты;

2) на устройстве переизлучения частоты производится сдвиг частоты принятого сигнала (в промежутке условно допустимых значений для доплеровского радиолокатора) и переизлучение скорректированного радиосигнала в сторону доплеровского радиолокатора;

3) в доплеровском радиолокаторе принимается частотно смещенный переизлученный радиосигнал, на основе анализа которого происходит калибровка.

Блок-схема метода представлена на рисунке 1.4. Частота переизлученного сигнала выбирается исходя из требуемого доплеровского смещения частоты, обусловленного имитируемой проекцией скорости

движения на ось зондирования.

-►

1 2

/о ±Ъ/2

Рисунок 1.4 - Блок схема реализации метода контроля [24]

На рисунке 1.4: 1 - доплеровский радиолокатор; 2 - устройство переизлучения сигнала; Ь - фиксированное расстояние.

Радиолокатор устанавливают так, чтобы направлять зондирующий СВЧ-сигнал параллельно земле на устройство переизлучения сигнала, которое расположено на фиксированном расстоянии Ь от поверяемого радара. При этом переизлученный СВЧ сигнал обладает доплеровским сдвигом частоты, соответствующим СВЧ сигналу при его отражении от метеообразований, движущихся с определенной скоростью (имеющих ненулевую проекцию вектора скорости на ось зондирования). Принимая этот сигнал, доплеровский метеорадар вычисляет значение скорости имитируемого ветра (формула 1.7), которое соответствует доплеровскому сдвигу частоты, заданному в устройстве переизлучения на высоте (Н=Ь8тР), соответствующей заданному (фиксированному) расстоянию Ь.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ким Алексей Андреевич, 2019 год

Список литературы

1. Kiehl, J.T. Earth's Annual Global Mean Energy Budget // B. Am. Meteorol. Soc. 1997. Vol. 78, N 278. P. 197-208.

2. Schafer K. Determination of mixing layer heights from ceilometer data // IX International Conference on Remote Sensing and Geoinformation of the Environment; Procs. SPIE, 30 November 2004, Canary Islands, Spain. 2004. Vol. 5571. P. 248-259.

3. Hirsch E., Agassi E., Koren I. A novel technique for extracting clouds base height using ground based imaging // Atmos. Meas. Tech. 2011. Vol. 4, N 1. P. 117-130.

4. Evaluation of cloud base height measurements from Ceilometer CL31 and MODIS satellite over Ahmedabad, India / S.K. Sharma [et al] // Atmos. Meas. Tech. 2016. Vol.9, iss.2. P. 711-719.

5. Mixing height determination by ceilometer / Eresmaa N. [et al.] // Atmos. Chem. Phys. 2006. Vol.6, iss.6. P. 1485-1493.

6. Cloud boundary height measurements using lidar and radar / Venema V. [et al.] // Physics and Chemistry of the Earth. 2000. Vol. 25, N 2. P.129-134.

7. Regional implementation of Electronic Terrain and Obstacle data (e-TOD) // International Civil Aviation Organization SAM/IG/13; South American Regional Office: procs. of the Thirteenth Workshop/Meeting of the SAM Implementation Group (SAM/IG/13) - Regional Project RLA/06/901, Lima, Peru, April 21-25, 2014.

8. Руководство по планированию и обслуживанию воздушного движения: документ ICAO: DOC 9426-AN/924 // Международная организация гражданской авиации. 1984. Ч. 2, гл. 3, дополнение А. 636 c.

9. Аэродромные системы дистанционного обнаружения маловысотного сдвига ветра: документ ICAO: Doc A39-WP/287 // Международная организация гражданской авиации. 2016, март 25

10. РД 52.04.716-2009. Правила эксплуатации метеорологического оборудования аэродромов гражданской авиации: руководящий документ. - Взамен ПЭМОА-86; введ. 2010-01-01 / ГУ «ГГО» Росгидромета; исполн. В.И. Кондратюк. СПб. 2009. 126 с.

11. МИ 2713—2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Системы автоматизированные метеорологические измерительные. Методика поверки: рекомендация / ФГУП ВНИИМС Госстандарта России; исполн. В. Ю. Окоренков. М., 2002. 90 с.

12. МИ 2783—2003. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерители высоты нижней границы облаков. Методика поверки: рекомендация / ГУ «ГГО» Росгидромета; исполн. В.Ю. Окоренков М., 2005. 15 с.

13. Когерентные допплеровские лидары для мониторинга ветровой обстановки / Андреев М. А. [и др.] // Фотоника. 2014. № 6/48. C. 2028.

14. Robinson B. Design and demonstration of a miniature LIDAR system for rover applications: master's thesis. Norfolk: Old Dominion University, 2011. P. 6

15. Andersson M., Kjornsberg J. Design of Lidar-system: master's thesis. Lund: Lund University, 2014. 126 p.

16. Vande Hey J.D. A Novel Lidar Ceilometer : Design, Implementation and Characterisation. Springer Theses, 2015. 157 p.

17. LIDAR: range - resolved optical remote sensing of the atmosphere. / ed. by Claus Weitkamp. NY: Springer, 2005. Vol. 102. P. 1-18.

18. Klett James D. Stable analytical inversion solution for processing lidar returns // Applied Optics. 1981. Vol. 20, iss.2. P. 211-220.

19. Collis R. T.H. Lidar: a new atmospheric probe. // RMetSoc. 1966. Vol. 92, iss. 392. P. 220-230.

20. Control of operating parameters of laser ceilometers with the application of fiber optic delay line imitation / Kim A.A. [et al] // 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics: Procs. SPIE, 30 November 2017, Irkutsk, Russian Federation. 2017. Vol. 10466. 5 p.

21. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование / Пер. с англ. И.Г. Городецкого; под ред. А.Б. Карасева. М.: Мир, 1987. 550 с.

22. Российская Федерация. Законы. Федеральный закон об обеспечении единства измерений: федеральный закон Рос. Федерации от 26.06.2008 N 102-ФЗ // Собрание законодательства РФ.2008. №26. С. 3021.

23. Пат. 2460091 Российская Федерация, МПК G01S 13/95. Способ оценки точности доплеровского радиолокатора профилей ветра / Сагитов В. В. [и др.]; заявитель и патентообладатель РФ, от имени которой выступает Минобороны России, АО ЦКБА - N 2011108202/07; заявл. 02.03.11; опубл. 27.08.12, Бюл. N 24 - 11 с.: 1 ил.

24. Пат. 2502083 Российская Федерация, МПК G01S 7/40. Способ калибровки и поверки доплеровского радиолокатора профилей ветра / Ермилов Д. В. [и др.]; заявитель и патентообладатель АО ЦКБА - N 2012117950/07; заявл. 28.04.11; публ. 20.12.13, Бюл. N 35 - 11 с.: 2 ил.

25. Пат. 2267798 Российская Федерация, МПК G01S 7/40. Радиолокационный имитатор цели / Горшков С. Н.; заявитель и патентообладатель ОАО МНИИ «Агат» - N 2004111256/09; заявл. 12.04.04; публ. 10.01.06, Бюл. N 01 - 6 с.: 1 ил.

26. Пат. 2498338 Российская Федерация, МПК G01S 7/40. Устройство контроля дальномерного канала радиолокационных систем /

Горшков С. Н.; заявитель и патентообладатель ОАО МНИИ «Агат» - N 2011154030/07; заявл. 28.12.11; публ. 10.11.13, Бюл. N 31 - 11 с.: 2 ил.

27. РТМ 68-8.20-93. Полигоны геодезические. Общие технические требования: руководящий технический материал. Введ. 1994-09-01/ ЦНИИГАиК; исполн. О. П. Лабораторин. М.,1994. 10 с.

28. Комиссаров А.В., Коркин В.С. Методика поверки наземных лазерных сканеров // Вестник СГУГиТ. 2017.Том 22, №1. C. 110118.

29. Виноградов Н.С. Разработка методов метрологического контроля измерительных систем лазерного дальномер: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.11.01. СПб, 2012. 19 с.

30. Validation of Doppler LIDAR for Wind Resource Assessment Applications. / D. Jaynes [et al.]. USA: University of Massachusetts, 2007. 15 p.

31. Савин А. В., Коняев М. А. Допплеровские метеолидары для систем обеспечения вихревой безопасности полетов // Метеоспектр. 2008. № 1. С. 147-152.

32. Методы и алгоритмы обработки данных ветрового когерентного допплеровского лидарного профилометра с коническим сканированием / В.Р. Ахметьянов [и др.] // Радиоэлектроника. 2013. № 10. C. 20.

33. Лидарный доплеровский профилометр для измерения параметров ветра в составе наземного комплекса метеорологического обеспечения аэронавигации / В.Р. Ахметьянов [и др.] // Авиакосмическое приборостроение. 2013. № 9. С. 41-52.

34. Мобильные многоволновые лидарные комплексы / А.С. Борейшо, [и др.] // Квантовая Электроника. 2005. № 12/35. С.1167-1177.

35. Gimmestad G., Tan D., Roberts W. Development of a differential absorption lidar for NO2 monitoring. Atlanta: Georgia Institute of Technology, 2019. 4 p.

36. Differential Absorption Lidar (DIAL) Measurements of Landfill Methane Emissions. [Electronic resource] / Fabrizio Innocenti [et al.] // Remote sensing. 2017.Vol. 9, iss. 9. 11 p.

37. Evolution of the ice phase in tropical altocumulus: SAMUM lidar observations over Cape Verde. / A. Ansmann [et al.] // Journal of geophysical research. 2009. Vol. 114. 20 p.

38. Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere / ed. Qaus Weitkamp. NY: Springer, 2006. 466 p.

39. Lidar measurements taken with a large-aperture liquid mirror. 2. Sodium resonance-fluorescence system / P.S. Argall [et al.] // Applied Optics. 2000. Vol. 39, N 15. P. 2393-2400.

40. Зуев В. Е., Зуев В. В. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. СПб: Гидрометеоиздат, 1992. — 232 с.

41. Andreas B., Takuji N., Toshitaka T. Combined temperature lidar for measurements in the troposphere, stratosphere, and mesosphere // Applied optics. 2004. Vol. 43, N 14. P. 2930-2939.

42. Лазерный контроль атмосферы / Под ред. Э. Д. Хинкли. М.: Мир, 1979. 416 с.

43. Meteorological complex based on lidar and radar / G. G. Shchukin [et al.] //Actual problems of radiophysics: procs. of the VI International Conference. "APR-2015", 05-10 October 2016, Tomsk, Russian Federation / Сер. "Advanced Russian Conferences"; ed. by S. A. Maksimenko. 2016. P. 58-61.

44. Оптические и радиолокационные средства контроля метеопараметров и аэрозольно-газового состава атмосферы / М. А. Андреев [и др.] // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2016. № 653. С. 137-140.

45. Лидарно-радиолокационный метеорологический комплекс / Г.Г. Щукин [и др.] // Известия высших учебных заведений. Физика. 2015. Т. 58, № 10/3. С. 100-103.

46. Rio Orion laser module. Technical specification. [Electronic resource]: официальный сайт Rio-Laser. - Режим доступа: http://www.rio-lasers.com/pdf/Rio_Orion_Product_Brief_Update_1.24.14.pdf

47. Keopsys by lumibird. PEFA-LP-C (PEFA - EOLA). Pulsed erbium fiber amplifier. [Electronic resource]: официальный сайт Keopsys. - Режим доступа: https://www.keopsys.com/wp-content/uploads/PDF/PEFA-EOLA_brochure-v1-0.pdf (дата обращения: 16.03.2019).

48. Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 496 с.

49. Corning SMF-28 ULL Optical Fiber. Product Information [Electronic resource]: официальный сайт компании «Corning». - Режим доступа: https://www.corning.com/media/worldwide/coc/documents/Fiber/SMF-28%20ULL.pdf (дата обращения: 16.03.2019)

50. Борейшо А.С., Ким А.А., Страхов С.Ю. Ограничения в применении волоконно-оптических технологий для дистанционной передачи энергии // Радиопромышленность. 2017. № 4. С. 34-41.

51. energy-and-information exchange between devices for controlling the shape of a transformable antenna, using fiber-optic technology / S.A. Matveev [ et al.] // Journal of optical technology. 2016. Vol.83, № 11. P. 703-707

52. Использование волоконно-оптических технологий для энергоинформационного обмена между устройствами управления формой крупногабаритной антенны / А.А. Ким [и др.] // Вопросы радиоэлектроники. 2016. №8/6. С. 41-47.

53. Поначевная И.Ф., Ким А.А., Широкоапертурный узел ввода излучения в оптическое волокно для лидарных сканиурющих систем // Лазерно-информационные технологии в медицине,

биологии, геоэкологии и транспорте: сб. трудов XXV Международной конференции, Новороссийск, 04 - 09 сентября 2017 г. Новороссийск: ГМУ имени адмирала Ф. Ф. Ушакова, 2017. С.133 - 134.

54. Пат. 2636797 Российская Федерация МПК G01S 7/497, G01C 25/00. Способ контроля и поверки метеорологического лидарного оборудования типа облакомер и устройство для его осуществления / Ким А. А., Клочков Д. В.; заявитель и патентообладатель ООО «НПП «Лазерные Системы». - N 2017101645; заявл. 19.01.2017; опубл. 28.11.17, Бюл. №34. 16 с.: 3 ил.

55. Corning Clear Curve Multimode Fiber. Product information [Electronic resource]: официальный сайт компании «Corning». - Режим доступа: https://www.corning.com/media/worldwide/coc/documents/Fiber/PI1468 _07-14_English.pdf (дата обращения: 16.03.2019)

56. Young M. Optical fiber index profiles by the refracted-ray method (refracted near-field scanning) // Applied optics. 1981. Vol. 20, N 19. P. 3415-3422.

57. LUNA. OBR 4600. Optical Backscatter Reflectometer. [Electronic resource]: официальный сайт компании Luna. URL: https://lunainc.com/wp-content/uploads/2012/11/LUNA-Data-Sheet-OBR-4600-V2.pdf (дата обращения: 18.03.2019)

58. Ким А.А., Поначевная И.Ф. Метод измерения эффективного показателя преломления волновода // МОЛОДЕЖЬ. ТЕХНИКА. КОСМОС: сб. трудов X Общероссийской молодежной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 18 -20 апреля 2018 г. СПб: БГТУ «Военмех». 2018. №50. С. 173-176. (Сер. "Библиотека журнала «Военмех. Вестник БГТУ»).

59. Свидетельство об аттестации рабочего эталона №01 3.6БНЛ.0001.2017 от 18 апреля 2017, выданное ФГУП «ВНИИМ» им. Д. И. Менделеева.

60. Сертификат калибровки № RU 01 № 2551/25530-2017 от 18.04.2017, выдан ФГУП «ВНИИМ» им. Д. И. Менделеева.

61. Об утверждении эталонов единиц величин: приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарта) от 21 августа 2018 г. № 1747. М., 2018. Приложение №8.

62. Ярив А., Юх П. Оптические волны в Кристаллах / Пер. с англ. С.Г. Кривошлыкова, Н.И. Петрова; под ред. И.Н. Сисакяна. М.: Мир, 1987. C. 222-223.

63. McCarron D.J. A Guide to Acousto-Optic Modulators [Electronic resource]. [s.n], 2007. 10 p. URL: https://www.yumpu.com/en/document/read/ 7364490/a-guide-to-acousto-optic-modulators (дата обращения: 19.03.2019)

64. Saleh B.E.A., Malvin C.T. Fundamentals of Photonics: Acousto-optics. NJ, 2007. Chapter 20: Acousto-Optics. 928 p.

65. Gooch & Housego. Fiber-Q. 1550 nm Fiber Coupled Acousto-Optic Modulator. [Electronic resource]: официальный сайт компании Gooch & Housego. URL: https://goochandhousego.com/wp-content/uploads/2016/11/GH_DS_F0_FiberQ_1550nm_80MHz_Low_-Power_Consumption_Fiber_Coupled_Acousto_Optic_Modulator.pdf (дата обращения: 19.03.2019)

66. Ixblue photonics. MPX and MPZ series. Low frequencies to 40 GHz Phase Modulators. [Electronic resource]: официальный сайт компании IXblue photonics. URL: https://photonics.ixblue.com/sites/default/files/2018-12/C-Band%20Phase%20Modulators_2.pdf. (дата обращения: 21.03.2019)

67. Jenoptik fiber coupled phase modulator - Technical information and instructions for use [Electronic resource]: официальный сайт компании Jenoptik.

URL:https://www.jenoptik.com//media/websitedocuments/optics/modula tors/phasemodulators.pdf. (дата обращения: 21.03.2019)

68. Jenoptik. Integrated-optical modulators. Technical information and instructions for use [Electronic resource]: официальный сайт компании Jenoptik. URL: https://www.jenoptik.us//media/websitedocuments/optics/modulators/mo dul atorfibel_en.pdf. (дата обращения: 21.03.2019)

69. Sudarshanam V.S., Desu S.B. Fiber-optic polarization and phase modulator utilizing transparent piezofilm with indium tin oxide electrodes // Applied optics. 1995. Vol. 34, N 7. P. 1177-1189.

70. De Paula R.P., Moore E.L. Review of all-fiber phase and polarization modulators // Fiber Optic and Laser Sensors II: proc. SPIE of 1984. Technical Symposium East, USA, 1984. Vol. 478. P. 3-11

71. Коняев М.А. Алгоритм обработки гетеродинного сигнала в радарах оптического диапазона // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 76-80

72. Радиофотонная многопетлевая линия задержки для контроля и поверки технических параметров доплеровского радиолокатора / М.Ю. Ильин [и др.] // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 7. С. 4450.

73. Ильин М.Ю., Клочков Д.В., Ким А.А. Имитация атмосферной трассы для контроля эксплуатационных характеристик метеорологических зондирующих систем // Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды: материалы V Всероссийской научной конференции, Санкт-Петербург, 23 - 25 мая 2018 г. / под общ. ред. Ю.В. Кулешова; редкол.: Ю.В. Кулешов, Г.Г. Щукин и др.; отв. за вып.: А.С. Тимощук. СПб: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2018.

74. Brillouin. L. Diffusion de la Lumière et des Rayonnes X par un Corps Transparent Homogène; Influence del'Agitation Thermique // Annales des Physique. 1922. Vol.9, N 17. P. 88-122

75. Smith R.G. Optical power handling capacity of low loss optical fibers as determined by stimulated Raman and Brillouin scattering // Applied optics. 1972. Vol. 11, N 11. P. 2489-2494.

76. Guided acoustic-wave Brillouin scattering / R.M. Shelby [et al] // Applied optics. 2015. Vol. 54, N 19. P. 6093-6097.

77. Paschotta R. Brillouin Scattering // Encyclopedia of Lasers Physics and Technology Berlin:Wiley-VCH, 2009. 844 p. URL: https://www.rp-photonics.com/brillouin_scattering.html (дата обращения: 23.03.2019)