Cod proiect: PN-III-P1-1.1-TE-2021-0714
Nr contractului: TE 103
Perioada contractului: 15/05/2022- 14/05/2024
Bugetul proiectului: 450.000,00 RON
Titlul proiectului: Dezvoltarea capacitatilor de calibrare lidar la Centrul ACTRIS pentru Teledetectia Aerosolilor LiCARS
Director de proiect: Dr. Fiz. Livio Belegante
Scurta descriere
Infrastructura de cercetare a aerosolilor, norilor si gazelor
minore (ACTRIS) este o infrastructura pan-europeana distribuita,
avand misiunea de a oferi informatii privind constituentii
atmosferici cu timp de viata scurt, care au impact direct asupra
climatului si calitatii aerului. Misiunea specifica a Unitatii
Lidar din ACTRIS (la INOE) este de a oferi suport Facilitatilor
Nationale care folosesc sisteme lidar de mare putere. Scopul
proiectului este de a implementa capacitatile necesare si
serviciile Unitatii Lidar prin: a) elaborarea Procedurilor Standard
de Operare pentru sistemele lidar de mare putere, ca baza a
programului de asigurare/control al calitatii datelor; b)
stabilirea procedurilor standard pentru compararea directă cu
instrumentele de referință in vederea evaluarii performanțelor
generale; c) elaborarea procedurilor de laborator și a
ansamblurilor experimentale pentru cuantificarea surselor majore de
incertitudine; d) dezvoltarea de instrumente software pentru a
facilita controlul calității măsurătorilor.
Echipa LiCARS va prelua responsabilitatile pe termen lung ale
Unitatii Lidar. Contributia liderului de proiect la contractele
dificile din punct de vedere tehnic derulate in H2020 și cu ESA a
fost recunoscuta de comunitatea ACTRIS, care l-a numit director al
Unitatii Lidar.
Obiectivul proiectului
Obiectivul proiectului LiCARS consta in implementarea unor noi
metode experimentale si dezvoltarea de noi module de detectie
pentru cercetari atmosferice si studii operationale orientate pe
schimbari climatice
Rezultatele estimate
R1. Tehnici și proceduri pentru caracterizarea modulelor și
subcomponentelor instrumentelor lidar de mare putere.
R2. Canale experimentale pentru a extinde capacitățile de zi ale
instrumentelor lidar de mare putere.
R3. Tehnici și proceduri de calibrare pentru determinarea
incertitudinilor sistematice pentru instrumentele lidar de mare
putere.
R4. Brevete elaborate ce au la baza noi tehnici de detecție pentru
canale de rezoluție spectrală înaltă și pentru evaluarea surselor
de incertitudine in detectarea lidar.
R5. Diseminare (pe site-ul proiectului, in reviste științifice de
specialitate, pe platforme online precum Twitter)
Raportare Decembrie 2022
Rezumat: Aceasta etapa contribuie la realizare obiectivelor specifice: » dezvoltarea modulelor experimentale pentru caracterizarea lantului optic si electroinc pentru determinarea principalelor surse de incertitudine in detectia lidar; » dezvoltarea de tehnici si unelte pentru analiza testelor de asigurarea calitatii in vederea estimarii incertitudinilor asociate semnalelor lidar pentru intregul domeniu de detectie si » dezvoltarea unor tehnologii mature de monitorizare a atmosferei cum ar fi tehnologiile de inalta rezolutie spectrala si tehnicile de detectie Raman. Prima etapa a proiectului aduce contributii la atingerea rezultatelor R1. Tehnici și proceduri pentru caracterizarea modulelor și subcomponentelor instrumentelor lidar de mare putere. R2. Canale experimentale pentru a extinde capacitățile de zi ale instrumentelor lidar de mare putere. R3. Tehnici și proceduri de calibrare pentru determinarea incertitudinilor sistematice pentru instrumentele lidar de mare putere.
In cadrul etapei a fost implementat si optimizat un canal de inalta rezolutie spectrala si au fost testate canalele Raman Rotational pentru obtinerea profilelor de extinctie pe timp de zi. A fost observata o dependenta puternica intre calitatea produselor optice si corectia de trigger pentru semnalele Raman analizate. Au fost dezvoltate mai multe metode experimentale pentru caracterizarea radiatiei laser si a lantului optic in sistemul lidar: » Metoda experimentala pentru determinarea planului de polarizare al radiatiei emise de catre radiatia laser raportat la planul de polarizare al blocului de receptie; » Metoda pentru determinarea puritatii de polarizare a luminii laser emisa; » Metoda pentru determinarea sincronizarii canalelor de emisie raportat la modulul de detectie; si au fost analizate rezultatele obtinute prin implementarea diferitelor metode. Aceasta etapa a cuprins activitatiile desfasurate in timpul campaniei de intercomparare lidar desfasurata la Bucuresti in perioada 1-30 Septembrie 2022 si a vizat dezvoltarea procedurilor folosite in cadrul activitatiilor de intercomparare cu sisteme lidar de referinta din CARS.
In cadrul acestei etape a proiectului au fost desfasurate toate activitatile propuse (Activitatea 1.1-1.5) pentru atingerea rezultatelor estimate: R1. Dezvoltarea de tehnici și proceduri pentru caracterizarea modulelor și subcomponentelor instrumentelor lidar de mare putere; R2: Integrarea unor canale experimentale pentru a extinde capacitățile de zi ale instrumentelor lidar de mare putere si R3. Dezvoltarea si elaborarea unor tehnici și proceduri de calibrare pentru determinarea incertitudinilor sistematice pentru instrumentele lidar de mare putere.
Raportare Decembrie 2023
In cadrul etapei au fost dezvoltate si testate unelte software pentru controlul instrumentelor si facilitarea transferului automat de date pentru date de QA (Quality Assurance) si seturi de masuratori in cazul a doua sisteme lidar: Sistemul lidar Alpha (Raman multicanal de zi cu depolarizare si HSRL), RALI (Raman multicanal cu depolarizare). Totodata au fost vizate activitatiile de testarea tehnicilor de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala (HSRL – High Spectral Resolution Lidar) si testarea tehnicilor de detectie Raman pe timp de zi. Au fost elaborate si testate metode pentru testarea si optimizarea metodelor experimentale pentru caracterizarea radiatiei laser pentru sistemul lidar si totodata au fost dezvoltate unelte software pentru controlul instrumentelor.
S-a inceput lucrul la elaborarea a doua brevete: a) include tehnici de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala; b) ce include metode experimentale pentru determinarea surselor de incertitudine in detectia lidar.
In cadrul acestei etape a proiectului au fost desfasurate toate activitatile propuse (Activitatea 2.1-2.7) pentru atingerea rezultatelor estimate:
Rapoarte de testare
R1. Testarea tehnicilor de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala;
R2. Testarea tehnicilor de detectie Raman pe timp de zi;
Raport testare a sistemelor lidar Alpha si RALI in urma dezvoltarilor efectuate in cadrul etapei – Anexa 2 si 3 – Teste realizate in cadrul Facilitatii Nationale RADO-Bucuresti ACTRIS.
Unelte software pentru controlul instrumentelor si facilitarea transferului automat de date
R6. Dezvoltarea de unelte software pentru controlul instrumentelor;
R7. Dezvoltarea de unelte software pentru pentru facilitarea transferului automat de date;
Activitati conexe
R3. Lucru la elaborarea unui brevet ce include tehnici de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala;
R4. Testarea si optimizarea metodelor experimentale pentru caracterizarea radiatiei laser si a lantului optic in sistemul lidar;
R5. Lucru la elaborarea unui brevet ce include metode experimentale pentru determinarea surselor de incertitudine in detectia lidar;
Acesta etapa a proiectului a avut drept obiectiv „Optimizarea si testarea noilor tehnici implementate pentru validarea functionalitatii noilor module”. In cadrul etapei au fost desfasurate toate activitatile propuse pentru atingerea rezultatelor estimate. Prin lucrarile efectuate in cadrul acestei etape s-a atins stadiul planificat de realizare a proiectului, ceea ce va permite in continuare atingerea obiectivelor specifice acestuia, conform planului de realizare propus:
Rapoarte de testare
R1. Testarea tehnicilor de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala;
Activitatea 2.1: Testarea tehnicilor de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala.
Anexa 2 si 3: Raport testare a sistemelor lidar Alpha si RALI in urma dezvoltarilor efectuate in cadrul etapei
R2. Testarea tehnicilor de detectie Raman pe timp de zi
Activitatea 2.2: Testarea tehnicilor de detectie Raman pe timp de zi
Anexa 2 si 3: Raport testare a sistemelor lidar Alpha si RALI in urma dezvoltarilor efectuate in cadrul etapei
Unelte software pentru controlul instrumentelor si facilitarea transferului automat de date
R6. Dezvoltare de unelte software pentru controlul instrumentelor;
Activitatea 2.6: Dezvoltare de unelte software pentru controlul instrumentelor
R7: Dezvoltarea de unelte software pentru pentru facilitarea transferului automat de date;
Activitatea 2.7: Dezvoltarea de unelte software pentru pentru facilitarea transferului automat de date
Atmospheric lidar : https://bitbucket.org/iannis_b/atmospheric-lidar/src/default/
SCC-Access : https://bitbucket.org/iannis_b/scc-access/src/default/
Lidar archive : https://bitbucket.org/ihlades/lidarchive/src/default/
SCC-transfer : https://bitbucket.org/ihlades/obiwan/src/default/
Activitati conexe
R3. Lucru la elaborarea unui brevet ce include tehnici de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala;
Activitatea 2.3 si 2.5: Lucru la elaborarea unui brevet ce include tehnici de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala si lucru la elaborarea unui brevet ce include metode experimentale pentru determinarea surselor de incertitudine in detectia lidar
R4. Testarea si optimizarea metodelor experimentale pentru caracterizarea radiatiei laser si a lantului optic in sistemul lidar;
Activitatea 2.4: Testarea si optimizarea metodelor experimentale pentru caracterizarea radiatiei laser si a lantului optic in sistemul lidar
R5. Lucru la elaborarea unui brevet ce include metode experimentale pentru determinarea surselor de incertitudine in detectia lidar;
Activitatea 2.3 si 2.5: Lucru la elaborarea unui brevet ce include tehnici de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala si lucru la elaborarea unui brevet ce include metode experimentale pentru determinarea surselor de incertitudine in detectia lidar
Raportare Finala 2024
Studiile realizate în cadrul acestei etepe (finala) implică contributii la atingerea R1. Tehnici și proceduri pentru caracterizarea modulelor și subcomponentelor instrumentelor lidar de mare putere. R3. Tehnici și proceduri de calibrare pentru determinarea incertitudinilor sistematice pentru instrumentele lidar de mare putere si R4. Brevete elaborate ce au la baza noi tehnici de detecție pentru canale de rezoluție spectrală înaltă și pentru evaluarea surselor de incertitudine in detectarea lidar.
In cadrul etapei au fost realizate activitatiile: A3.1 Lucru la elaborarea unui brevet ce include tehnici de detectie pe canalul de inalta rezolutie spectrala. A3.2 Lucru la elaborarea unui brevet ce include metode experimentale pentru determinarea surselor de incertitudine in detectia lidar. A3.3 Activitati de diseminare.
Această etapă a proiectului a fost dedicată elaborării brevetelor și desfășurării activităților de diseminare. Toate acțiunile propuse pentru atingerea rezultatelor estimate au fost implementate în cadrul acestei etape. Prin eforturile depuse în acest sens, s-au realizat toate activitățile planificate în proiectul LiCARS conform calendarului de realizare. După încheierea proiectului, atât activitățile de dezvoltare cât și cele legate de promovarea proiectului vor continua. Printre activitățile viitoare (prevăzute să continue după finalizarea proiectului) enumerăm următoarele:
Detalii despre proiect:
Canale HSRL:
Pentru colectarea profilelor lidar HSRL a fost folosita o unitate pentru separarea radiatiei (WSU – Wavelength Separation Unit) compusa dintr-un cub reflector (in care a fost instalata o oglinda R100 @532nm), un cub separator (50:50), o celula de iod, un sistem de corectie a radiatiei (Eye-piece) si doua elemente fotosensibile (foto-multiplicatori). Ansamblul folosit este proiectat pentru aplicatii in regim numarare de fotoni.
Unitatea de receptie HSRL