풍속 라이더

풍속 Lidar의 주요 역할
Wind LiDAR의 주요 응용 분야 중 하나는 대기 모니터링입니다. 윈드 라이더는 풍속과 방향을 감지하여 오염 물질의 분산과 산불의 확산에 대한 중요한 데이터를 제공할 수 있습니다. 또한 기단을 추적하고 날씨 추세를 예측하는 데에도 사용할 수 있습니다. 윈드 라이더(Wind LiDAR)는 대기 모니터링 및 풍속 감지에 효과적인 기술입니다. 정확성, 비침해성 특성, 다양한 높이에서 바람 패턴을 모니터링할 수 있는 능력으로 인해 풍력 에너지, 항공, 일기 예보를 포함한 많은 산업에서 중요한 구성 요소입니다. 기술이 발전함에 따라 대기 모니터링 및 분석을 위한 더욱 발전되고 창의적인 솔루션을 기대할 수 있습니다. 단거리 연속파 간섭성 레이저 레이더(LIDAR)가 풍동의 표준 구성 요소로 사용할 수 있도록 고성능 풍동에서 테스트되었습니다. 저속 및 고속 영역 모두에서 기준 측정과 매우 좋은 상관관계가 발견되었습니다. 또한 다양한 응시 방향을 테스트하고
매우 좋은 상관관계를 고려한 간단한 기하학적 수정이 다시 발견되었습니다. 이러한 측정은 모두 LiDAR의 높은 정확도를 입증하고 풍동의 LDA 및 기타 표준 장비를 보완하는 단거리 LiDAR의 가능한 미래를 나타냅니다.

풍속 Lidar 데이터 품질 프레젠테이션
Lidar 데이터 품질은 감지 체인의 피할 수 없는 고유 잡음 수준에 대한 헤테로다인 후방 산란 도플러 신호의 상대적 강도를 측정한 Lidar CNR(캐리어 대 잡음비) 측면에서 정량화할 수 있습니다. CNR에 영향을 미치는 요인은 LiDAR의 특성과 대기의 특성과 관련이 있습니다. 펄스형 윈드 라이더의 경우 CNR은 에어로졸 단면적에 비례하고, 가장 긴 측정 거리에서는 측정 범위의 제곱에 반비례합니다. 따라서 측정을 필터링하기 위해 일정한 CNR 값을 사용할 때 측정 범위에 따라 바람 데이터 가용성이 감소합니다. Wind LiDAR 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 네 가지 대기 요인은 에어로졸 후방 산란, 대기 굴절 난류, 상대 습도 및 강수량입니다. 공기가 깨끗할 때(에어로졸 농도가 낮음) 전력 스펙트럼 측정에서 검색된 바람 데이터는 일반적으로 더 낮은 CNR 값과 연관됩니다.

Wind Speed ​​Lidar로 측정한 최대 돌풍
돌풍의 표준 작동 측정은 3초 이동 평균으로 정의된 표준 돌풍 기간을 사용하여 높은 시간 분해능 풍속계 측정에서 계산됩니다. 우리는 더 낮은 시간 해상도에서 얻은 측정된 LiDAR 돌풍의 크기를 조정하기 위한 이론적 접근 방식을 제시하고 다양한 돌풍 지속 시간에 걸쳐 음파 풍속계의 고해상도 측정과 일치한다는 것을 보여줍니다. LiDAR 측정에서 얻은 돌풍 최대치와 그에 따른 돌풍 요인이 음파 풍속계에서 얻은 것보다 전반적으로 더 높다는 점을 강조했습니다. 이러한 편견에는 여러 가지 이유가 있습니다. 주된 이유는 윈드 라이더가 공간적으로 분리된 4개 시선의 측정값을 결합하는 반면, 음파 풍속계 측정은 점 측정이기 때문입니다. 따라서 LiDAR 측정은 공간적으로 분산된 바람장의 평균을 효과적으로 제공합니다. 또한 음파 풍속계 데이터에 대한 이동 평균(76개 이상의 관측치, 3.8초 평균)을 도입한 반면 라이더 돌풍은 단 하나의 시간 평균 값을 나타냅니다. 이는 음파 풍속계 결과와 비교할 때 LiDAR 돌풍이 데이터에서 비현실적으로 높은 단일 값을 나타내기 쉽다는 것을 의미합니다. 여기에서는 음파 풍속계로 안정적으로 측정되는 LiDAR 측정에서 돌풍을 추정하여 마스트 측정 높이 이상으로 최대 풍속 관측을 확장하는 방법을 개발합니다.

풍속 Lidar의 샘플링 범위
레이저 펄스가 공기 중의 먼지 입자를 산란시킬 때 주파수 변화를 감지하여 풍속을 높입니다. 이 산란된 빛이 감지기로 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 이 기술을 사용하면 풍속을 광범위하게 프로파일링할 수 있습니다. 그러나 이러한 대규모 샘플링에는 측정 정밀도가 저하됩니다. 레이저의 이동 시간을 측정하려면 짧은 기간의 펄스가 필요하지만 짧은 펄스는 주어진 레이저 출력에 대해 총 에너지를 거의 전달하지 않으며 이 에너지는 필연적으로 넓은 주파수 범위에 걸쳐 분산됩니다. Lidar 기술은 설치가 간단하고 다양한 풍력 에너지 측정 요구 사항에 사용할 수 있습니다. 수직 프로파일링 LiDAR는 여러 지역에서 수익성이 높은 WRA(풍력 자원 평가) 캠페인에 허용되며 펄스 LiDAR의 이점은 많은 상업 캠페인에서 잘 문서화되고 검증되었습니다. 이러한 모든 시나리오는 LiDAR의 작동 기능과 정확성 덕분에 측정 불확실성을 줄이는 데 기여합니다.

풍속 Lidar 원격 감지 시스템의 중요성
Lidar 시스템은 원격 감지가 가능합니다. 즉, 바람과의 물리적 접촉 없이 멀리서 풍속을 측정할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 LIDAR를 트럭이나 마스트와 같은 이동식 플랫폼에 장착할 수 있으며 다양한 바람 측정 캠페인을 위해 다른 위치로 쉽게 이동할 수 있습니다. 기존 풍속계는 일반적으로 고정 설치되어 바람의 경로에 위치해야 합니다. 그들의 측정은 풍속계의 특정 높이와 위치에서의 국지적 바람 상태를 나타냅니다. 윈드 라이더 시스템은 넓은 지역과 다양한 고도에서 동시에 바람 프로필을 측정할 수 있습니다. 이는 대기 내 다양한 ​​높이의 바람 조건을 이해하는 데 특히 유용하며, 이는 풍력 발전소 부지 선정 및 최적화에 중요합니다. 그러나 풍속계는 지점 측정을 제공하며 설치 높이로 제한됩니다.