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LIDAR - Light Detection and Ranging

 

Beim Light Detection and Ranging kommt das gleiche Prinzip wie beim RADAR zum Einsatz. Das LIDAR-Instrument sendet Licht auf ein Objekt aus. Wenn das ausgesendete Licht auf das Objekt trifft, interagiert es mit diesem und wird verändert. Ein Teil des Lichts wird reflektiert oder gestreut und gelangt so zurück zum Instrument, das es analysiert. Anhand der Veränderung der Lichteigenschaften können bestimmte Eigenschaften des Objekts ermittelt werden. Die Zeit, die das Licht benötigt, um die Strecke zum Objekt und zurück zum LIDAR zurückzulegen, wird genutzt, um den Abstand zum Objekt zu bestimmen.

Es gibt drei grundlegende generische LIDAR-Arten:

• Entfernungsmesser
• DIAL
• Doppler-LIDAR

Das LIDAR zur Entfernungsmessung wird eingesetzt, um den Abstand vom LIDAR-Instrument zu einem festen oder harten Objekt zu bestimmen.

Das DIfferentielle Absorptions-LIDAR (DIAL) wird eingesetzt, um chemische Konzentrationen (etwa von Ozon, Wasserdampf oder Schadstoffen) in der Atmosphäre zu messen. Ein DIAL-LIDAR nutzt zwei unterschiedliche Laserwellenlängen, die so ausgewählt werden, dass eine der Wellenlängen von dem zu untersuchenden Molekül absorbiert wird und die andere nicht. Der Unterschied in der Intensität der zurückgeworfenen Signale gibt dann Aufschluss über die Konzentration des untersuchten Moleküls.

Das Doppler-LIDAR wird eingesetzt, um die Geschwindigkeit eines Objekts zu messen. Wenn das vom LIDAR ausgesandte Licht auf ein Objekt trifft, das sich auf das LIDAR zu oder von diesem weg bewegt, ändert sich die Wellenlänge des vom Objekt reflektierten/gestreuten Lichts leicht. Dies ist als der Doppler-Effekt bekannt, von dem sich die Bezeichnung Doppler-LIDAR ableitet. Bewegt sich das Objekt vom LIDAR weg, verfügt das zurückgeworfene Licht über eine längere Wellenlänge (mitunter als Rotverschiebung bezeichnet). Bewegt es sich auf das LIDAR zu, ist die Wellenlänge des zurückgeworfenen Lichts kürzer (Blauverschiebung). Das Objekt kann entweder ein festes oder ein atmosphärisches Objekt sein – die Atmosphäre enthält viele mikroskopisch kleine Staub- und Aerosolpartikel, die vom Wind getragen werden. Dies sind die Objekte, die für uns von Bedeutung sind, denn sie sind so klein und leicht, dass sie sich mit der exakten Geschwindigkeit des Windes bewegen und ermöglichen somit die Messung der Windgeschwindigkeit aus der Entfernung.



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