Лідар швидкості вітру

Ключова роль Лідара швидкості вітру
Одним із ключових застосувань лідарів вітру є моніторинг атмосфери. Вітровий лідар може давати значні дані про розсіювання забруднюючих речовин і поширення лісових пожеж, визначаючи швидкість і напрям вітру. Його також можна використовувати для відстеження повітряних мас і прогнозування тенденцій погоди. Вітровий лідар є ефективним методом моніторингу атмосфери та визначення швидкості вітру. Завдяки своїй точності, ненав’язливій природі та здатності відстежувати режими вітру на різних висотах, він є ключовим компонентом багатьох галузей промисловості, зокрема вітроенергетики, авіації та прогнозування погоди. З розвитком технологій ми можемо передбачати прогресивніші та винахідливіші рішення для моніторингу та аналізу атмосфери. Когерентний лазерний радар безперервної хвилі короткого радіусу дії (лідар) був випробуваний у високопродуктивній аеродинамічній трубі для можливого використання як стандартного компонента в аеродинамічних трубах. Як у низькошвидкісному, так і у високошвидкісному режимах було виявлено дуже хорошу кореляцію з контрольними вимірюваннями. Крім того, було перевірено різні напрямки погляду та взято a
проста геометрична корекція з урахуванням дуже хорошої кореляції знову була знайдена. Усі ці вимірювання демонструють високу точність лідара та вказують на можливе майбутнє для лідарів малої дальності як доповнення до LDA та іншого стандартного обладнання в аеродинамічних трубах.

Презентація якості даних лідара швидкості вітру
Якість даних лідара можна кількісно визначити за допомогою відношення несучої до шуму лідара (CNR), міри відносної сили гетеродинного зворотного розсіяного доплерівського сигналу над рівнем внутрішнього неминучого шуму ланцюга виявлення. Фактори, що впливають на CNR, пов’язані з характеристиками лідара та атмосфери. Для імпульсного вітрового лідара CNR пропорційний площі поперечного перерізу аерозолю, а на найбільшій відстані вимірювання обернено пропорційний квадрату діапазону вимірювання. Таким чином, доступність даних про вітер зменшується з діапазоном вимірювань, якщо для фільтрації вимірювань використовується постійне значення CNR. Чотири найважливіші атмосферні фактори, що впливають на роботу вітрового лідара, це зворотне розсіювання аерозолю, атмосферна рефракційна турбулентність, відносна вологість і опади. Коли повітря чисте (низькі концентрації аерозолів), дані про вітер, отримані за допомогою вимірювань спектрів потужності, пов’язані із загалом нижчими значеннями CNR.

Максимальний порив вітру, виміряний лідаром швидкості вітру
Стандартні робочі вимірювання поривів вітру обчислюються на основі вимірювань анемометра з високою часовою роздільною здатністю, причому стандартна тривалість поривів вітру визначається як ковзне середнє значення 3 с. Ми представляємо теоретичний підхід для масштабування виміряних лідаром поривів, отриманих із нижчою тимчасовою роздільною здатністю, і показуємо, що вони відповідають вимірюванням високої роздільної здатності за допомогою звукових анемометрів у діапазоні тривалості поривів. Було підкреслено, що максимуми поривів вітру, а отже, і коефіцієнти поривів, отримані за допомогою лідарних вимірювань, загалом вищі, ніж дані звукових анемометрів. Існує ряд причин для такого упередження. Основна причина полягає в тому, що лідар вітру поєднує вимірювання з чотирьох ліній зору, які просторово розділені, тоді як вимірювання звуковим анемометром є точковим. Таким чином, лідарні вимірювання ефективно забезпечують середнє просторово розподілене поле вітру. Крім того, ми ввели ковзне середнє для даних звукового анемометра (усереднене за 76 спостереженнями, 3,8 с), тоді як порив лідара представляє лише одне усереднене за часом значення. Це означає, що порівняно з результатами звукового анемометра, пориви лідара більш схильні до одного нереально високого значення в даних. Тут ми розробляємо метод оцінки поривів вітру за допомогою вимірювань лідара, оскільки вони б надійно вимірювалися звуковими анемометрами, щоб розширити спостереження за максимумами швидкості вітру над висотою вимірювання щогли.

Діапазон вибірки лідара швидкості вітру
Визначає швидкість вітру, виявляючи зсув частоти, коли лазерний імпульс розсіює частинки пилу в повітрі. Вимірюючи час, необхідний для повернення цього розсіяного світла до детектора, ця техніка дозволяє профілювати швидкості вітру в широкому регіоні. Однак ця широкомасштабна вибірка коштує точності вимірювань. Для вимірювання часу проходження лазера потрібні короткочасні імпульси, але короткі імпульси передають невелику загальну енергію для даної потужності лазера, і ця енергія обов’язково розсіюється в широкому діапазоні частот. Технологія Lidar проста в установці та використанні для різних потреб вимірювання енергії вітру. Лідар з вертикальним профілюванням прийнятий для банківських кампаній з оцінки вітрових ресурсів (WRA) у різних регіонах, а переваги імпульсного лідара добре задокументовані та перевірені в багатьох комерційних кампаніях. Усі ці сценарії сприяють зниженню невизначеності вимірювань завдяки робочим можливостям і точності лідара.

Важливість систем дистанційного зондування швидкості вітру Лідар
Лідарні системи здатні до дистанційного зондування, тобто вони можуть вимірювати швидкість вітру на відстані без необхідності фізичного контакту з вітром. Ця функція дозволяє встановлювати LIDAR на мобільних платформах, таких як вантажівки або щогли, і легко переміщувати в різні місця для різноманітних кампаній вимірювання вітру. Традиційні анемометри, як правило, є стаціонарними установками і повинні розташовуватися на шляху вітру. Їхні вимірювання відображають місцеві умови вітру на певній висоті та місці розташування анемометра. Системи вітрових лідарів можуть вимірювати профілі вітру на великій території та на різних висотах одночасно. Це особливо корисно для розуміння умов вітру на різних висотах в атмосфері, що є критичним для розміщення та оптимізації вітрової електростанції. Анемометри, однак, забезпечують точкові вимірювання та обмежені висотою, на якій вони встановлені.