Облакомер в чем измеряется

Облакомер: дотянуться до облаков

Недавно холдинг «Швабе» представил новое изделие для аэропортов – облакомер ДВО-3Л. Это специальный лазерный дальномер, который дистанционно измеряет расстояние от земли до нижней границы облаков. Что это за устройство и для чего нужно определять высоту облаков – в нашем материале.

Применение: точный прогноз на взлет и посадку

Облакомеры просто незаменимы в метеорологии и авиации, ведь именно в этих сферах так важно точное прогнозирование погодных условий. Одним из важнейших инструментов определения изменения метеоусловий является определение высоты облаков.

В метеорологии под высотой облаков подразумевается высота их нижней границы над поверхностью земли. В основном измеряют высоту облаков среднего и нижнего ярусов – это не выше 2500 метров. Важно определить высоту самых нижних облаков. Иногда она принимается равной нулю, например, при тумане.

Туман, осадки, ухудшенная видимость – это все следствия низкой облачности, которая занимает первое место среди погодных явлений, оказывающих наибольшее влияние на регулярность и безопасность полетов воздушных судов. Таким образом, применение измерителей высоты облаков, или облакомеров, – обязательное требование к аэропортам и аэродромам. Точный и оперативный прогноз погодных условий позволяет повысить безопасность при взлете и посадке воздушных судов. Помимо безопасности, очевидна и экономическая составляющая. По оценкам специалистов, правильный своевременный прогноз позволяет снизить почти на треть число метеорологически обусловленных нарушений графика полетов, а это в масштабе целой страны дает экономию в миллионы долларов в год.

Таким образом, измерение высоты нижней границы облаков при помощи облакомера является одним из важнейших параметров прогнозирования опасных погодных явлений. От оперативности и надежности таких прогнозов зависит не только работа любого аэропорта, но и многие отрасли промышленности и сельского хозяйства. Еще одна цель использования данного прибора – это определение уровня концентрации аэрозолей атмосферы. Сегодня, как известно, экологическая обстановка требует особого контроля за воздействием от хозяйственной деятельности человека на окружающую среду.

Принцип действия: как лазер распознает облака

Современный облакомер – это компактный и мобильный прибор, который при необходимости можно легко перевезти на любое расстояние. Работа такого прибора может быть основана как на лазере, так и на любом другом элементе, который способен выступать в качестве когерентного света. Сегодня все же одним из самых распространенных измерителей высоты облаков остается лазерный облакомер.

Данный прибор работает по давно известному принципу лидара (LIDAR англ. Light Identification Detection and Ranging «обнаружение, идентификация и определение дальности с помощью света»). Это устройство часто используют для получения и обработки информации об удаленных объектах. Например, их применяли даже для измерения расстояния до Луны.

Принцип действия лидара не имеет больших отличий от радара: направленный луч источника излучения отражается от целей, возвращается к источнику и улавливается высокочувствительным приемником, время отклика прямо пропорционально расстоянию до цели.

Главная особенность конструкции лазерного облакомера – это вертикальное расположение самого лазера и элемента, который выступает приемником света. Таким образом, лазерный импульс направлен вверх в атмосферу, а его продолжительность составляет всего несколько наносекунд.

Во время этих наносекунд некоторая часть энергии луча рассеивается. Рассеяние зависит от соотношения размеров частицы и длины волны, которая падает на частицу. В физике этот эффект называется рассеянием Ми. Таким образом, часть света рассеивается назад и улавливается приемником облакомера. Далее по установленной формуле рассчитывается полученное время задержки в расстояние.

ДВО-3Л: высокая точность и надежность

Современные облакомеры работают на специальных импульсных диодных лидарах, поскольку только лазеры данного типа гарантируют максимальную точность полученных результатов и высокую надежность работы. Одним из таких устройств и является лазерный импульсный облакомер ДВО-3Л разработки Лыткаринского завода оптического стекла (ЛЗОС) холдинга «Швабе».

Его главное отличие – повышенный в 16 раз интервал обслуживания по сравнению с предыдущими моделями. Этого удалось добиться за счет применения в конструкции в качестве источника излучения полупроводникового лазера сроком службы до восьми лет. Ранее в качестве источника использовалась импульсная лампа, требовавшая замены каждые полгода.

Среди других новшеств – возможность представления всей необходимой информации на пульт управления с цветным сенсорным дисплеем. Для сравнения, модели предыдущего поколения отображали информацию на индикаторе, а кнопки и другие элементы управления были механическими.

Как рассказали разработчики, во второй половине этого года пройдет опытная эксплуатация ДВО-3Л на четырех аэродромах в разных регионах страны. Облакомеры установят в районе взлетно-посадочной полосы. В процессе эксплуатации будут фиксироваться малейшие возможные нарушения и особенности работы: сходимость результатов с основными облакомерами при различных видах облачности и ее высоте, атмосферных осадках и тумане.

В холдинге отметили, что сроки серийного производства будут определены по результатам опытной эксплуатации. Уже на сегодняшний день в числе потенциальных заказчиков – метеорологические службы, в том числе филиалы «Авиаметтелеком Росгидромета» в Екатеринбурге, Сочи, Хабаровске и в других регионах страны.

События, связанные с этим

Pilad – российский бренд прицельной оптики

Лазерный микроскоп МИМ-340: увидеть живую клетку

Источник

Лазерный облакомер: принцип работы

За время прохождения луча через аэрозоль, с постепенным рассеиванием его определённой части в ней, достигается эффект рассеяния Ми. При этом некоторая часть света будет рассеяна по направлению назад к источнику света и поймана специальным устройством, которое выступает в качестве приёмника. Далее потребуется пересчитать полученное время задержки в расстояние по установленной формуле.

Именно благодаря такому анализу полученных результатов и временных задержек лазерных импульсов мы имеем возможность точно определить высоту нижней границы облаков.

Основа работы облакомера заключается на том, что при любых изменениях уровня освещённости происходит изменение сопротивления фотоэлемента.

(Облакомер на атомном ледоколе «50 лет Победы»)

Кроме этого сейчас облакомеры работают на специальных импульсных диодных лидарах, поскольку только лазеры данного типа гарантируют максимальную точность полученных результатов и высокую надёжность работы.

Конструкция облакомера состоит из нескольких важных частей: блока питания, основного блока, оптики и внутреннего обогревателя для поддержания стабильного температурного режима во время проведения измерений. При этом установленные передатчики внутри представляют собой лазерный диод.

Источник

Облакомер

Облакомер — метеорологический прибор для определения высоты нижней границы облаков, Для работы использует либо лазер, либо другой источник когерентного света. Облакомеры также используются для определения концентрации аэрозолей в атмосфере.

Лазерный Облакомер

где c — скорость света в воздухе.

Таким образом, на основе анализа временных задержек большего количества лазерных импульсов можно построить усредненное вертикальное распределение концентрации аэрозоля в атмосфере. В том числе, можно определить высоту нижней кромки облаков.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Облакомер» в других словарях:

облакомер — облакомер … Орфографический словарь-справочник

Облакомер — прибор для определения высоты нижней и верхней границы облаков, поднимаемый на шаре зонде. Действие основано на изменении сопротивления фотоэлемента при различной освещенности (при входе в облака и выходе из них) или изменении сопротивления… … Морской словарь

Облакомер — м. Прибор для измерения высоты нижней и верхней границы облаков. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

облакомер — облакомер, облакомеры, облакомера, облакомеров, облакомеру, облакомерам, облакомер, облакомеры, облакомером, облакомерами, облакомере, облакомерах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов

облакомер — облаком ер, а … Русский орфографический словарь

облакомер — (2 м); мн. облакоме/ры, Р. облакоме/ров … Орфографический словарь русского языка

облакомер — облакоме/р, а … Слитно. Раздельно. Через дефис.

облакомер — облак/о/мер/ … Морфемно-орфографический словарь

Облачный прожектор — (светолокатор) метеорологический прибор для измерения высоты облаков ночью. Служит для измерен … Википедия

Нефоскоп — (от др. греч. νέφος «облако»)&#1 … Википедия

Источник

А облакомер это устройство, которое использует лазер или другой источник света для определения высоты облачный потолок или же облачная база. Облакомеры также могут использоваться для измерения аэрозоль концентрация в атмосфере. Когда он основан на лазере, это тип атмосферный лидар.

Содержание

Оптический барабанный облакомер

Оптический барабанный облакомер использует триангуляция для определения высоты светового пятна, проецируемого на основание облако. По сути, он состоит из вращающегося проектора, детектора и записывающего устройства. Проектор излучает интенсивный луч света вверху в небо под углом, который меняется в зависимости от вращения. Детектор, расположенный на фиксированном расстоянии от проектора, использует фотоприемник указывая вертикально. Когда он обнаруживает проецируемый свет, отражающийся от нижней границы облаков, инструмент отмечает угол, и расчет дает высоту облаков. [ нужна цитата ]

Лазерный облакомер

Лазерный облакомер состоит из вертикально указывающего лазера и приемника, установленных в одном месте. Лазерный импульс длительностью порядка наносекунд проходит через атмосферу. Когда луч проходит через атмосферу, крошечные фракции света рассеиваются аэрозолями. Как правило, размер рассматриваемых частиц близок по размеру к длине волны лазера. Эта ситуация приводит к Рассеяние Ми. Небольшая часть этого рассеянного света направляется обратно к лидар приемник. Синхронизация принятого сигнала может быть преобразована в пространственный диапазон, z, используя скорость света. То есть,

Таким образом, каждый импульс лазерного света создает вертикальный профиль концентрации аэрозоля в атмосфере. Как правило, многие индивидуальные профили усредняются вместе, чтобы увеличить соотношение сигнал шум и средние профили сообщаются в масштабе времени в секундах. Присутствие облаков или капель воды приводит к очень сильному отраженному сигналу по сравнению с фоновыми уровнями, что позволяет легко определять высоту облаков.

Для определения нижней границы облаков, поскольку облакомер способен улавливать любые частицы в воздухе (пыль, осадки, дым и т. д.), время от времени он будет давать ложные показания. Например, в зависимости от используемого порога падение Бриллиантовая пыль (кристаллы льда) могут привести к тому, что облакомер покажет нулевую высоту облаков, даже если небо чистое.

Используя эти последние свойства, облакомеры найдут другое применение. Поскольку инструмент будет отмечать любые возвраты, можно определить местонахождение любого слабого слоя, где он возникает, в дополнение к основанию облака, просмотрев всю картину возвращенной энергии. Кроме того, скорость, с которой происходит рассеивание, можно определить по уменьшающейся части, возвращаемой в облакомер в ясный воздух, что дает коэффициент ослабления светового сигнала. Использование этих данных может дать вертикальную видимость и возможную концентрацию воздуха. загрязняющие вещества. Это было разработано в ходе исследований и может быть использовано в оперативных целях.

Обнаружение вулканического пепла

В Новой Зеландии MetService управляет сетью лазерных облакомеров для измерения нижней границы облаков в коммерческих аэропортах. Эти датчики также используются для картографирования облаков вулканического пепла, чтобы позволить коммерческому воздушному движению избежать повреждений, вызванных пеплом. [ нужна цитата ]

Опасности

Облакомеры, использующие видимый свет, иногда могут быть фатальными для птиц, поскольку животные теряют ориентацию из-за световых лучей и страдают от истощения и столкновения с другими птицами и строениями. [1] При наихудшем зарегистрированном падении лазерного луча облакомера около 50 000 птиц 53 различных видов погибли в База ВВС Уорнер Робинс в США одной ночью 1954 года. [2]

В лазерных облакомерах используются невидимые лазеры для наблюдения за нижней границей облаков. Использование оптических инструментов, таких как бинокли, вблизи облакомеров не рекомендуется, поскольку линзы в инструментах могут концентрировать луч и повредить глаза. [3] Облакомеры можно устанавливать на углах [ требуется разъяснение ] при подходе самолета к взлетно-посадочной полосе.

Источник

А облакомер это устройство, которое использует лазер или другой источник света для определения высоты облачный потолок или же облачная база. Облакомеры также могут использоваться для измерения аэрозоль концентрация в атмосфере. Когда он основан на лазере, это тип атмосферный лидар.

Содержание

Оптический барабанный облакомер

Оптический барабанный облакомер использует триангуляция для определения высоты светового пятна, проецируемого на основание облако. По сути, он состоит из вращающегося проектора, детектора и записывающего устройства. Проектор излучает интенсивный луч света вверху в небо под углом, который меняется в зависимости от вращения. Детектор, расположенный на фиксированном расстоянии от проектора, использует фотоприемник указывая вертикально. Когда он обнаруживает проецируемый свет, отражающийся от нижней границы облаков, инструмент отмечает угол, и расчет дает высоту облаков. [ нужна цитата ]

Лазерный облакомер

Лазерный облакомер состоит из вертикально указывающего лазера и приемника, установленных в одном месте. Лазерный импульс длительностью порядка наносекунд проходит через атмосферу. Когда луч проходит через атмосферу, крошечные фракции света рассеиваются аэрозолями. Как правило, размер рассматриваемых частиц близок по размеру к длине волны лазера. Эта ситуация приводит к Рассеяние Ми. Небольшая часть этого рассеянного света направляется обратно к лидар приемник. Синхронизация принятого сигнала может быть преобразована в пространственный диапазон, z, используя скорость света. То есть,

Таким образом, каждый импульс лазерного света создает вертикальный профиль концентрации аэрозоля в атмосфере. Как правило, многие индивидуальные профили усредняются вместе, чтобы увеличить соотношение сигнал шум и средние профили сообщаются в масштабе времени в секундах. Присутствие облаков или капель воды приводит к очень сильному отраженному сигналу по сравнению с фоновыми уровнями, что позволяет легко определять высоту облаков.

Для определения нижней границы облаков, поскольку облакомер способен улавливать любые частицы в воздухе (пыль, осадки, дым и т. д.), время от времени он будет давать ложные показания. Например, в зависимости от используемого порога падение Бриллиантовая пыль (кристаллы льда) могут привести к тому, что облакомер покажет нулевую высоту облаков, даже если небо чистое.

Используя эти последние свойства, облакомеры найдут другое применение. Поскольку инструмент будет отмечать любые возвраты, можно определить местонахождение любого слабого слоя, где он возникает, в дополнение к основанию облака, просмотрев всю картину возвращенной энергии. Кроме того, скорость, с которой происходит рассеивание, можно определить по уменьшающейся части, возвращаемой в облакомер в ясный воздух, что дает коэффициент ослабления светового сигнала. Использование этих данных может дать вертикальную видимость и возможную концентрацию воздуха. загрязняющие вещества. Это было разработано в ходе исследований и может быть использовано в оперативных целях.

Обнаружение вулканического пепла

В Новой Зеландии MetService управляет сетью лазерных облакомеров для измерения нижней границы облаков в коммерческих аэропортах. Эти датчики также используются для картографирования облаков вулканического пепла, чтобы позволить коммерческому воздушному движению избежать повреждений, вызванных пеплом. [ нужна цитата ]

Опасности

Облакомеры, использующие видимый свет, иногда могут быть фатальными для птиц, поскольку животные теряют ориентацию из-за световых лучей и страдают от истощения и столкновения с другими птицами и строениями. [1] При наихудшем зарегистрированном падении лазерного луча облакомера около 50 000 птиц 53 различных видов погибли в База ВВС Уорнер Робинс в США одной ночью 1954 года. [2]

В лазерных облакомерах используются невидимые лазеры для наблюдения за нижней границей облаков. Использование оптических инструментов, таких как бинокли, вблизи облакомеров не рекомендуется, поскольку линзы в инструментах могут концентрировать луч и повредить глаза. [3] Облакомеры можно устанавливать на углах [ требуется разъяснение ] при подходе самолета к взлетно-посадочной полосе.

Источник