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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ | 1992 |
|
RU2007700C1 |
Способ определения прозрачности атмосферы | 1982 |
|
SU1163217A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОНТРАСТОВ МЕЖДУ ГИДРОМЕТЕОРАМИ И ОКРУЖАЮЩИМ ИХ ВОЗДУХОМ | 1994 |
|
RU2126985C1 |
Способ оптического зондирования рассеивающей среды | 1988 |
|
SU1695187A1 |
Способ определения показателя ослабления атмосферы | 1987 |
|
SU1597815A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТУМАНА И ОБЛАКОВ | 1993 |
|
RU2045164C1 |
СВЕТОЛОКАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ ОБЛАКОВ | 1997 |
|
RU2136016C1 |
ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР | 1987 |
|
RU1498154C |
Способ дистанционного оптического зондирования рассеивающей среды | 1988 |
|
SU1624380A1 |
Способ оптического определения концентрации газовых компонентов атмосферы | 1990 |
|
SU1781656A1 |
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.
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.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Optimization of the transmitter section | |||
Jnternational laser Radar Conference Abgtracto, of papers, Part II p.p.347-350, 1990. |
Авторы
Даты
1994-07-30—Публикация
1991-03-27—Подача