یک سیستم لیدار مدوله‌شده ی فاز می‌تواند سرعت بادهای دور را در مقیاس‌های زیرمتر اندازه‌گیری کرده و به طور بالقوه امکان نقشه‌های دقیق جریان‌های آشفته را فراهم کند.

ضرب المثل رایج در میان خلبانان گلایدر این است : «اگر می توانستیم هوایی را که در آن پرواز می کنیم ببینیم، پرواز نمی کردیم». بسته های آشوبناک نامرئی همراه با گرماهای سر به فلک کشیده، خطراتی را برای هواپیماهای کوچک ایجاد می‌کنند. اما ابزارهای رصدی امروزی در تلاشند که چنین ویژگی‌هایی از باد را با دقت های مکانی بالا در فواصل بزرگ اندازه‌گیری کنند. اکنون یونپنگ ژانگ (Yunpeng Zhang) و همکارانش از دانشگاه علم و صنعت چین نشان داده اند که چگونه تطبیق یک فناوری سنجش از دور به نام لیدار داپلر همدوس پالسی pulsed coherent Doppler lidar (PCDL) تشخیص باد دوربرد را با دقت زیرمتر ممکن می‌سازد [1].

PCDL با تشخیص جابجایی فرکانس، هنگامی که پالس لیزر از ذرات گرد و غبار موجود در هوا پراکنده می شود، سرعت باد را حس می کند. با اندازه‌گیری زمان لازم برای بازگشت نور پراکنده شده به آشکارساز، این تکنیک اجازه می‌دهد تا نیمرخ وسیعی از سرعت باد را مشخص کند. با این حال، این نمونه برداری در مقیاس بزرگ به قیمت دقت اندازه گیری انجام می شود. اندازه‌گیری زمان حرکت لیزر به پالس‌های کوتاه نیاز دارد، اما برای یک توان لیزر معین، پالس‌های کوتاه انرژی کل کمی را منتقل می‌کنند و این انرژی در یک محدوده فرکانسی گسترده پراکنده می‌شود.

برای جلوگیری از این مبادله، ژانگ و همکارانش با استفاده از یک مدولاتور الکترواپتیک، یک الگوی مدولاسیون فاز را در هر پالس ارسالی اعمال کردند. این الگو پیوند بین مدت زمان پالس و وضوح فضایی را از بین برد و اجازه پهنای پالس انعطاف پذیرتری را می دهد. در نتیجه، چیدمان آنها در فاصله 700 متر به وضوح فضایی 0.9 متر دست یافت (در مقایسه با وضوح 3 متری در 300 متر برای یک ابزار معمولی)، و توانست باد را از یک فن برقی روی پشت بامی در فاصله 329 متری تشخیص دهد.

Haiyun Xia، رهبر تیم، می‌گوید این اولین رویکردی است که به نقشه‌های باد در مقیاس زیرمتری با لیدار پالسی دست می‌یابد و می‌توان با لیزرهای پرقدرت آن را بهبود بخشید. این نقشه ها می تواند به ایمنی هوانوردی و توسعه انرژی بادی کمک کند.

1- Y. Zhang et al., “Sub-meter wind detection with pulsed coherent Doppler lidar,” Phys. Rev. Fluids 8, L022701 (2023).

منبع:

High-Resolution Wind Detection

ترجمه خبر: شهره کرمی