驱鸟器之激光(二)

4、激光在空气中的吸收衰减

​ 激光大气传输衰减与大气结构、传输距离、激光波长与强度等因素有关。对于特定激光系统来说,传输距离、激光的波长与强度都基本确定,衰减量的大小主要由大气结构决定。大气结构对激光传输衰减的影响可以从微观与宏观两个角度进行分析。微观因素包括大气分子吸收、大气分子散射、大气气溶胶吸收和大气气溶胶散射;宏观因素包括大气压强、温湿度、能见度和各种气象条件。通常结合微观分析与宏观气象观察,以实际测量数据为基础拟合公式进行计算。

​ 计算激光大气传输衰减时的主要变量包括能见度 V M ( k m ) V_M(km) VM(km)、降雨/雪强度 J ( m m / h ) J(mm/h) J(mm/h)、传输距离 R ( k m ) R(km) R(km)、衰减系数 λ ( k m − 1 ) λ(km^{-1}) λ(km1) α ( λ ) ( d B / k m ) α(λ)(dB/km) α(λ)(dB/km)、透过率 T ( λ ) T(λ) T(λ)等。能见度是反应气象光学视程的一个指标,一般规定为白天人眼能发现(目标的视在对比度为 2 2% 2时)以地平线为背景且视角大于 30 ′ 30′ 30′的黑色目标的最大距离。降雨/雪强度指单位时间 ( h ) (h) (h)内的降雨/雪量 ( m m ) (mm) (mm),大致对应关系为:小雨 0.1 ~ 1 m m / h 0.1~1mm/h 0.11mm/h;中雨 1 ~ 4 m m / h 1~4mm/h 14mm/h;大雨 4 ~ 16 m m / h 4~16mm/h 416mm/h;暴雨 16 ~ 100 m m / h 16~100mm/h 16100mm/h;大暴雨> 100 m m / h 100mm/h 100mm/h

​ 在均匀大气中,透过率 T ( λ ) T(λ) T(λ)、衰减系数 μ ( λ ) μ(λ) μ(λ)、传输距离 R R R之间的关系为 T ( λ ) = P R P 0 = e x p ( − μ ( λ ) ⋅ R ) T(λ)=\frac{P_R}{P_0}=exp(-μ(λ)·R) T(λ)=P0PR=exp(μ(λ)R),式中 P 0 , P R P_0,P_R P0,PR分别代表衰减前和衰减后的激光功率。

​ 衰减系数也可定义为 1 k m 1km 1km大气对光信号功率的衰减值,记为 α ( λ ) α(λ) α(λ),它与 μ ( λ ) μ(λ) μ(λ)的关系为: α ( λ ) = − 10 l g P R P 0 = − 10 l g [ e x p ( − μ ( λ ) ) ] = 4.343 μ ( λ ) \alpha(λ)=-10lg\frac{P_R}{P_0}=-10lg[exp(-μ(λ))]=4.343μ(λ) α(λ)=10lgP0PR=10lg[exp(μ(λ))]=4.343μ(λ)

μ ( λ ) μ(λ) μ(λ)的单位为 k m − 1 km^{-1} km1, α ( λ ) α(λ) α(λ)的单位为 d B / k m dB/km dB/km, λ λ λ为波长。

​ 工作在恶劣的气象环境中,包括雾、雨、雪等,激光的衰减量较上述公式会有所增加。

[贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生.激光大气传输衰减的估算方法[J].电子信息对抗技术,2010,25(04):73-76+81.]

5、激光的选择

​ 对于驱鸟激光的选择,首先需要满足驱鸟的目标,目前有两种选择:(1)绿激光炫目,即使用波长532nm的绿激光扫向鸟类进行驱赶;(2)功率激光照射,即使用较大功率的激光照射鸟类使其感受到痛感而飞离。所以,选择时需要考虑满足波长、功率的要求。

​ 除此之外,激光的有效照射距离以及功率衰减也是需要考虑的因素,而且二者与激光的波长、功率有着直接联系,应该综合考虑以满足需求。

​ 最后,激光发生器的供电、体积、安装方式以及对工作环境的要求也需要进行考量,进行综合选择。

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