СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТОВ СЛОЯ АТМОСФЕРЫ Российский патент 1994 года по МПК G01N21/61 

Описание патента на изобретение RU2017139C1

Способ определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы.

Изобретение относится к области оптической локации и может быть использовано для определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы.

Известны способы определения концентраций газовых компонентов атмосферы [1, 2].

По способу [1] зондирование газового компонента атмосферы производится путем посылки в атмосферу импульсов света на двух разных длинах волн, находящихся в полосе поглощения зондируемого компонента, и приема рассеянного излучения, по мощности которого судят о концентрации компонента.

Недостаток способа состоит в низкой точности определения концентрации за счет неучета взаимного влияния всей совокупности газовых компонентов и допущения определяющего влияния одного из них.

По способу-прототипу [2] концентрации газовых компонентов определяют путем посылки по пересекающей слой трассе зондирования оптических импульсов на различных длинах волн, причем длины волн оптических импульсов выбирают в полосах поглощения определяемых газовых компонентов, и регистрации сигналов обратного рассеяния, по интенсивностям которых судят о значениях концентраций газовых компонентов.

Недостаток способа состоит в низкой точности определения концентраций газовых компонентов из-за наличия ошибки, обусловленной спектральной зависимостью показателя обратного рассеяния.

Цель изобретения - повышение точности определения концентраций газовых компонентов за счет уменьшения влияния указанной ошибки.

Для достижения цели в способе определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы, заключающемся в том, что по основной трассе зондирования посылают оптические импульсы на различных длинах волн, причем длины волн оптических импульсов выбирают в полосах поглощения определяемых газовых компонентов, и регистрируют сигналы обратного рассеяния, по интенсивностям которых судят о значениях концентраций газовых компонентов, оптические импульсы посылают не менее, чем по двум дополнительным трассам зондирования, причем направления дополнительных трасс выбирают таким образом, чтобы точки пересечения основной и каждой из дополнительных трасс лежали на обеих границах зондируемого слоя атмосферы.

На чертеже показана схема, поясняющая предлагаемый способ.

Световые импульсы посылают в атмосферу из точек, расположенных на прямой ОР. Основное направление зондирования -луч EL, который пересекает границы зондируемого слоя в точках В, Н на расстояниях Z1, Z2 от прямой. Дополнительно к зондированию по основному направлению посылают импульсы из точек A и C вдоль лучей АК и CM, пересекающихся внутри слоя в точке D и пересекающих основную трассу зондирования в точках пересечения ее с границами слоя, т. е. в точках В, Н. Скорректированные на геометрический фактор (умноженные на квадрат расстояния зондирования) сигналы обратного рассеяния Рki на длинах волн λki, находящихся в полосе поглощения к-го газового компонента, принимают из точек В, Н в точке E и находят их отношение , аналогично находят величины , .

Найденные отношения связаны с искомыми концентрациями, Nk, средними по слою, оптико-локационным уравнением
Pki(l)=Пβki(l)exp -2 αki(l′)dl ,, (1) где βki(l) - показатель обратного рассеяния на расстоянии l от точки посылки,
αki(l') - показатель ослабления на расстоянии l', зависящий от локальных концентраций Nк газового компонента, поглощающего излучение на длине волны λki
αki(l′)= nk(l′)δ(λki), , (2) причем на отрезке каждой из трасс [l1, l2]
nk(l′)dl′=Nk(l2-l1), , (3)
j - число газовых компонентов;
n - постоянная лидара, с помощью которого осуществляется посылка импульсов и прием сигналов обратного рассеяния;
σ (λki) - сечение поглощения к-го газового компонента на длине волны λki.

По найденным отношениям определяют концентрацию каждого газового компонента
Nk= - ;; (4) где
Zki= ,. (5)
Погрешность концентрации Nк уменьшается при увеличении протяженности (BD+DH-DH) зондируемого участка и достигает минимума при зондировании по схеме, в которой основное направление перпендикулярно прямой ОР, а синусы углов наклона двух других направлений к прямой ОР равны , , где L - максимальная дальность зондирования.

Предлагаемый способ дает возможность повысить точность измерения газовых компонентов за счет неизвестного исключаемого показателя обратного рассеяния.

Похожие патенты RU2017139C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ 1992
  • Егоров А.Д.
RU2007700C1
Способ определения прозрачности атмосферы 1982
  • Ковалев Владимир Александрович
  • Игнатенко Виктор Мечиславович
SU1163217A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОНТРАСТОВ МЕЖДУ ГИДРОМЕТЕОРАМИ И ОКРУЖАЮЩИМ ИХ ВОЗДУХОМ 1994
  • Синькевич А.А.
RU2126985C1
Способ оптического зондирования рассеивающей среды 1988
  • Егоров Александр Дмитриевич
  • Бойцов Петр Павлович
  • Емельянова Валентина Николаевна
SU1695187A1
Способ определения показателя ослабления атмосферы 1987
  • Егоров Александр Дмитриевич
  • Емельянова Валентина Николаевна
SU1597815A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТУМАНА И ОБЛАКОВ 1993
  • Козлов В.Н.
RU2045164C1
СВЕТОЛОКАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ ОБЛАКОВ 1997
  • Волков О.А.
  • Круглов Р.А.
  • Чижевский В.А.
  • Симонов Н.И.
RU2136016C1
ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР 1987
  • Карпуша В.Е.
  • Круглов Р.А.
RU1498154C
Способ дистанционного оптического зондирования рассеивающей среды 1988
  • Егоров Александр Дмитриевич
SU1624380A1
Способ оптического определения концентрации газовых компонентов атмосферы 1990
  • Егорова Ирина Александровна
SU1781656A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 017 139 C1

Реферат патента 1994 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТОВ СЛОЯ АТМОСФЕРЫ

Использование: изобретение относится к оптической локации и может быть использовано для определения концентраций газовых компонентов атмосферы. Сущность изобретения: для повышения точности определения концентрации газовых компонентов зондирующие импульсы посылают не менее, чем по двум направлениям трасс зондирования, дополнительным к основному направлению, пересекающимся внутри слоя и пересекающим основную трассу зондирования в точках пересечения ее с границами слоя. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 017 139 C1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТОВ СЛОЯ АТМОСФЕРЫ, заключающийся в том, что по основной трассе зондирования посылают импульсы оптического излучения на различных длинах волн, причем длины волн импульсов оптического излучения выбирают в полосах поглощения определяемых газовых компонентов, регистрируют сигналы их обратного расстояния, по интенсивностям которых судят о значениях концентраций газовых компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, импульсы оптического излучения посылают не менее чем по двум дополнительным трассам зондирования, причем направления дополнительных трасс выбирают так, чтобы точки пересечения основной и каждой из дополнительных трасс лежали на обеих границах зондируемого слоя атмосферы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2017139C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Optimization of the transmitter section
Jnternational laser Radar Conference Abgtracto, of papers, Part II p.p.347-350, 1990.

RU 2 017 139 C1

Авторы

Егоров А.Д.

Егорова И.А.

Даты

1994-07-30Публикация

1991-03-27Подача