| Line 41... |
Line 41... |
| 41 |
\textbf{\LARGE Jakub Kákona}
|
41 |
\textbf{\LARGE Jakub Kákona}
|
| 42 |
\vfill
|
42 |
\vfill
|
| 43 |
|
43 |
|
| 44 |
\textbf{\large Praha -- 2012} \\
|
44 |
\textbf{\large Praha -- 2012} \\
|
| 45 |
\textcolor{red}{\small Vzor titulní strany na pevných deskách} \\
|
45 |
\textcolor{red}{\small Vzor titulní strany na pevných deskách} \\
|
| 46 |
\textcolor{red}{\small Jméno autora a rok ukončení práce taky na
|
- |
|
| 47 |
hřbetní straně}
|
- |
|
| - |
|
46 |
|
| 48 |
\end{center}
|
47 |
\end{center}
|
| 49 |
|
48 |
|
| 50 |
\pagebreak
|
49 |
\pagebreak
|
| 51 |
\setcounter{page}{1}
|
50 |
\setcounter{page}{1}
|
| 52 |
\thispagestyle{empty}
|
51 |
\thispagestyle{empty}
|
| Line 84... |
Line 83... |
| 84 |
Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem
|
83 |
Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem
|
| 85 |
uvedl veškerou použitou literaturu.
|
84 |
uvedl veškerou použitou literaturu.
|
| 86 |
\vsp{10}
|
85 |
\vsp{10}
|
| 87 |
|
86 |
|
| 88 |
\noindent
|
87 |
\noindent
|
| 89 |
\quad \hfill \textcolor{red}{\small Podpis studenta} \qquad \\
|
88 |
\quad \hfill \qquad \\
|
| 90 |
Praha, xx.xx.2012 \hfill Jakub Kákona \qquad
|
89 |
Praha, 9.7.2012 \hfill Jakub Kákona \qquad
|
| 91 |
\par
|
90 |
\par
|
| 92 |
\vsp{5}
|
91 |
\vsp{5}
|
| 93 |
|
92 |
|
| 94 |
\pagebreak
|
93 |
\pagebreak
|
| 95 |
\begin{abstract}
|
94 |
\begin{abstract}
|
| Line 244... |
Line 243... |
| 244 |
\begin{description}
|
243 |
\begin{description}
|
| 245 |
\item[$\kappa _R (\lambda)$] - extinkční koeficient Rayleihova rozptylu.
|
244 |
\item[$\kappa _R (\lambda)$] - extinkční koeficient Rayleihova rozptylu.
|
| 246 |
\item[$K$] je parametr závisející na typech plynů v prostředí a jejich parciálních tlacích.
|
245 |
\item[$K$] je parametr závisející na typech plynů v prostředí a jejich parciálních tlacích.
|
| 247 |
\end{description}
|
246 |
\end{description}
|
| 248 |
|
247 |
|
| 249 |
Pro měření oblačnosti (částic) je však podstatný Mieův rozptyl (Mie scaterring), ke kterému dochází na částicích, které jsou srovnatelné s vlnovou délkou záření. Tento rozptyl má složitější závislost na vlnové délce, než Rayleighův. Naměřená závislost ze zdroje je však uvedena na obrázku.
|
248 |
Pro měření oblačnosti (částic) je však podstatný Mieův rozptyl (Mie scaterring), ke kterému dochází na částicích, které jsou srovnatelné s vlnovou délkou záření. Tento rozptyl má složitější závislost na vlnové délce, než Rayleighův. Naměřená závislost ze zdroje \cite{snih_vlocky} je však uvedena na obrázku \ref{odrazivost_mraky}.
|
| 250 |
|
249 |
|
| 251 |
\begin{figure}[htbp]
|
250 |
\begin{figure}[htbp]
|
| 252 |
\includegraphics[width=150mm]{./img/grafy/vlocky_snih.jpg}
|
251 |
\includegraphics[width=150mm]{./img/grafy/vlocky_snih.jpg}
|
| 253 |
\caption{Zjednodušené blokové schéma laserového vysílače.}
|
252 |
\caption{Běžná závislost reflektance vodních oblaků v atmosféře. Barevnými křivkami je pak znázorněna reflektance sněhu.}
|
| 254 |
\label{odrazivost_vlocky}
|
253 |
\label{odrazivost_mraky}
|
| 255 |
\end{figure}
|
254 |
\end{figure}
|
| 256 |
|
255 |
|
| 257 |
\subsection{Délka výstupního světelného impulzu}
|
256 |
\subsection{Délka výstupního světelného impulzu}
|
| 258 |
|
257 |
|
| 259 |
V případě, že nás zajímá metoda založená na měření doby šíření, tak od laserového vysílače budeme také požadovat, aby umožňoval generovat krátké časové impulzy. Což je důležité proto, protože krátký časový impulz umožňuje dosáhnout lepšího časového rozlišení při měření a tím pádem i lepší prostorové rozlišení při měření vzdálenosti. Je to dáno tím, že v impulzu je obvykle vysláno velké množství fotonů ale zpátky do detektoru se jich vrátí pouze několik. A v případě dlouhého impulzu pak nejsme schopni určit z které části impulzu nám foton přišel.
|
258 |
V případě, že nás zajímá metoda založená na měření doby šíření, tak od laserového vysílače budeme také požadovat, aby umožňoval generovat krátké časové impulzy. Což je důležité proto, protože krátký časový impulz umožňuje dosáhnout lepšího časového rozlišení při měření a tím pádem i lepší prostorové rozlišení při měření vzdálenosti. Je to dáno tím, že v impulzu je obvykle vysláno velké množství fotonů ale zpátky do detektoru se jich vrátí pouze několik. A v případě dlouhého impulzu pak nejsme schopni určit z které části impulzu nám foton přišel.
|
| Line 290... |
Line 289... |
| 290 |
|
289 |
|
| 291 |
V dnešní době existuje mnoho typů laserů. Avšak pouze malá část z nich je vhodná pro použití v laserových dálkoměrech. Omezením často bývají rozměry aparatury, hmotnost, pořizovací cena, provozní podmínky a odolnost při manipulaci.
|
290 |
V dnešní době existuje mnoho typů laserů. Avšak pouze malá část z nich je vhodná pro použití v laserových dálkoměrech. Omezením často bývají rozměry aparatury, hmotnost, pořizovací cena, provozní podmínky a odolnost při manipulaci.
|
| 292 |
|
291 |
|
| 293 |
\subsection{Polovodičový diodový LASER}
|
292 |
\subsection{Polovodičový diodový LASER}
|
| 294 |
|
293 |
|
| 295 |
Polovodičové laserové diody, jsou nejrozšířenějšími typy laserů, které dosahují dobrých parametrů avšak zatím pouze na vlnových délkách větších než cca 600nm, což pro použití v modelovém laserovém atmosférickém dálkoměru není ideální. Generování kratších vlnových délek pomocí laserových diod je ale v současné době v intenzivním vývoji vzhledem k potenciální možnosti použití modrých, zelených a červených laserových diod v barevných skenovacích projektorech s vysokým kontrastem a rozlišením. Zatím ale nedosahují potřebných výstupních energií a navíc jejich pořizovací cena je stále dosti vysoká.
|
294 |
Polovodičové laserové diody, jsou nejrozšířenějšími typy laserů, které dosahují dobrých parametrů avšak zatím pouze na vlnových délkách větších než cca 600nm, což pro použití v modelovém laserovém atmosférickém dálkoměru není ideální. Generování kratších vlnových délek pomocí laserových diod je ale v současné době v intenzivním vývoji vzhledem k potenciální možnosti použití modrých, zelených a červených laserových diod v barevných skenovacích projektorech s vysokým kontrastem a rozlišením.\cite{LD_zelene} Zatím ale nedosahují potřebných výstupních energií a navíc jejich pořizovací cena je stále dosti vysoká.
|
| 296 |
|
295 |
|
| 297 |
\subsection{Pevnolátkový diodově čerpaný LASER s generací druhé harmonické}
|
296 |
\subsection{Pevnolátkový diodově čerpaný LASER s generací druhé harmonické}
|
| 298 |
|
297 |
|
| 299 |
Jde o konstrukci laseru, který jako aktivního prostředí využívá pevnolátkový krystal čerpaný polovodičovou diodou. V rezonátoru laseru je zároveň umístěn konverzní krystal, který díky nelineárním optickým jevům umožňuje generovat druhou harmonickou frekvenci základní vlnové délky generované aktivním prostředím. Toto konstrukční uspořádání je známo jako DPSSFD (Diode Pumped Solid State Frequency Doubled) LASER.
|
298 |
Jde o konstrukci laseru, který jako aktivního prostředí využívá pevnolátkový krystal čerpaný polovodičovou diodou. V rezonátoru laseru je zároveň umístěn konverzní krystal, který díky nelineárním optickým jevům umožňuje generovat druhou harmonickou frekvenci základní vlnové délky generované aktivním prostředím. Toto konstrukční uspořádání je známo jako DPSSFD (Diode Pumped Solid State Frequency Doubled) LASER.
|
| 300 |
|
299 |
|
| Line 654... |
Line 653... |
| 654 |
|
653 |
|
| 655 |
Konstrukce vhodného obalu pro celé zařízení bude problametickou úlohou pro skutečnou realizaci, neboť je vzhledem k aplikaci potřebné a by konstrukce nemohla být poškozena, nebo vyřazena z funkce povětrnostními vlivy.
|
654 |
Konstrukce vhodného obalu pro celé zařízení bude problametickou úlohou pro skutečnou realizaci, neboť je vzhledem k aplikaci potřebné a by konstrukce nemohla být poškozena, nebo vyřazena z funkce povětrnostními vlivy.
|
| 656 |
Zvláště problematické mohou být sníh, nebo námraza na optických komponentech. Kterou bude třeba řešit buď aktivním vyhříváním výstupních čoček a nebo mechanickou závěrkou, případě pohyblivou hlavicí podobnou přístroji MRAKOMĚR 2 ze zdroje.
|
655 |
Zvláště problematické mohou být sníh, nebo námraza na optických komponentech. Kterou bude třeba řešit buď aktivním vyhříváním výstupních čoček a nebo mechanickou závěrkou, případě pohyblivou hlavicí podobnou přístroji MRAKOMĚR 2 ze zdroje.
|
| 657 |
|
656 |
|
| 658 |
\subsubsection{Aktivní stabilizace teploty}
|
657 |
\subsubsection{Aktivní stabilizace teploty}
|
| 659 |
Vzhledem k tomu, že pro správnou funkci polovodičové diody je kritická její provozní teplota. Tak by bylo vhodné zařízení vybavit systémem s aktivní regulací provozní teploty laseru, stávající stav konstantního odvodu tepla chladičem, je účinný pouze v prostředí s vhodným rozsahem teplot, které umožní ustálení tepelné rovnováhy. A tím i stabilizaci pracovního bodu laseru. Zároveň je známá závislost mezi provozní teplotou a životností diody, která odpovídá zhruba zdvojnásobení životnosti při redukci provozní teploty o 10$^\circ C$.
|
658 |
Vzhledem k tomu, že pro správnou funkci polovodičové diody je kritická její provozní teplota. Tak by bylo vhodné zařízení vybavit systémem s aktivní regulací provozní teploty laseru, stávající stav konstantního odvodu tepla chladičem, je účinný pouze v prostředí s vhodným rozsahem teplot, které umožní ustálení tepelné rovnováhy. A tím i stabilizaci pracovního bodu laseru. Zároveň je známá závislost mezi provozní teplotou a životností diody, která odpovídá zhruba zdvojnásobení životnosti při redukci provozní teploty o 10$^\circ C$. \cite{LD_driving}
|
| 660 |
|
659 |
|
| 661 |
\subsubsection{Kombinace s jinými přístroji}
|
660 |
\subsubsection{Kombinace s jinými přístroji}
|
| 662 |
|
661 |
|
| 663 |
Vzhledem ke koncepčnímu řešení prototypu, který je konstruován modulárně z dílů OpenSource stavebnice MLAB a navržený řídící modul laserové diody tuto koncepci doplňuje. Tak je možnost připojení, nebo modifikace zařízení pro jiné účely velice přímočará. A ve většině případů by mělo stačit vyměnit některý z modulů za modul vhodnější pro konkrétní aplikaci.
|
662 |
Vzhledem ke koncepčnímu řešení prototypu, který je konstruován modulárně z dílů OpenSource stavebnice MLAB a navržený řídící modul laserové diody tuto koncepci doplňuje. Tak je možnost připojení, nebo modifikace zařízení pro jiné účely velice přímočará. A ve většině případů by mělo stačit vyměnit některý z modulů za modul vhodnější pro konkrétní aplikaci.
|
| 664 |
|
663 |
|
| Line 682... |
Line 681... |
| 682 |
Přínosem druhého prototypu také je, že poskytuje možnost realizovat zařízení pro laserové měření vzdálenosti, založené i na jiných principech, než je měření doby šíření.
|
681 |
Přínosem druhého prototypu také je, že poskytuje možnost realizovat zařízení pro laserové měření vzdálenosti, založené i na jiných principech, než je měření doby šíření.
|
| 683 |
Výstupní energie obou prototypů by podle laboratorních měla být dostatečná pro detekci srážkově potenciální oblačnosti ve výškách menších, než 1km nad přístrojem.
|
682 |
Výstupní energie obou prototypů by podle laboratorních měla být dostatečná pro detekci srážkově potenciální oblačnosti ve výškách menších, než 1km nad přístrojem.
|
| 684 |
Pro reálnou aplikaci vysílače, a realizaci kompletního dálkoměru je třeba jej pouze doplnit o vhodný detektor a patřičně zakrytovat.
|
683 |
Pro reálnou aplikaci vysílače, a realizaci kompletního dálkoměru je třeba jej pouze doplnit o vhodný detektor a patřičně zakrytovat.
|
| 685 |
Zadání práce bylo proto splněno v celém rozsahu.
|
684 |
Zadání práce bylo proto splněno v celém rozsahu.
|
| 686 |
|
685 |
|
| 687 |
\cite{model1}
|
- |
|
| 688 |
|
- |
|
| 689 |
|
686 |
|
| 690 |
\begin{comment}
|
687 |
\begin{comment}
|
| 691 |
|
688 |
|
| 692 |
{thebibliography}{99}
|
689 |
{thebibliography}{99}
|
| 693 |
%\bibitem{}{Zdroj obrázku reflektivity oblačnosti}
|
- |
|
| 694 |
\href{http://www.nohrsc.nws.gov/technology/avhrr3a/avhrr3a.htm}{http://www.nohrsc.nws.gov/technology/avhrr3a/avhrr3a.htm}
|
- |
|
| 695 |
%\bibitem{}{Driving Diode Lasers is Staraightforward}
|
- |
|
| 696 |
\href{}{}
|
690 |
|
| 697 |
%\bibitem{}{Osram set for green diode ramp in 2012}
|
- |
|
| 698 |
%\bibitem{diskretni_integrovane}{Discrete vs. Integrated, IC }
|
691 |
%\bibitem{diskretni_integrovane}{Discrete vs. Integrated, IC }
|
| 699 |
\href{http://optics.org/news/1/7/17}{http://optics.org/news/1/7/17}
|
692 |
\href{http://optics.org/news/1/7/17}{http://optics.org/news/1/7/17}
|
| 700 |
\bibitem{laser_pointer}{Laser pointer. (2012, May 28). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 21:33, June 4,
|
693 |
\bibitem{laser_pointer}{Laser pointer. (2012, May 28). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 21:33, June 4,
|
| 701 |
2012, from }
|
694 |
2012, from }
|
| 702 |
\hyperlink{http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser_pointer\& oldid=494827196}{http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser_pointer\& oldid=494827196}
|
695 |
\hyperlink{http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser_pointer\& oldid=494827196}{http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser_pointer\& oldid=494827196}
|
| Line 717... |
Line 710... |
| 717 |
\listoftables
|
710 |
\listoftables
|
| 718 |
\pagebreak
|
711 |
\pagebreak
|
| 719 |
|
712 |
|
| 720 |
\appendix
|
713 |
\appendix
|
| 721 |
|
714 |
|
| 722 |
\printglossaries
|
715 |
%\printglossaries
|
| 723 |
\glsaddall
|
716 |
%\glsaddall
|
| 724 |
|
717 |
|
| 725 |
\chapter{Schéma pulsního budiče}
|
718 |
\chapter{Schéma pulsního budiče}
|
| 726 |
\includepdf[pages={1},landscape=true]{LDD01A.pdf}
|
719 |
\includepdf[pages={1},landscape=true]{LDD01A.pdf}
|
| 727 |
|
720 |
|
| 728 |
\end{document}
|
721 |
\end{document}
|