Способ определения концентрации атмосферных газов Советский патент 1993 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к области : метеорологического приборостроения и может быть использовано при анализе газового состава атмосферы.

Цель изобретения - повышение точности измерений концентрации атмосферных газов.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ зон- дирования газов атмосферы.

Устройство содержит перестраиваемый по частоте передатчик I с ком 2 перестройки и блоком 3 измерения частоты, передатчик 4 с частотой в участке пропускания исследуемого газа, приемную систему 5, анализатор 6 эхо-сигналов, устройство 7 сканирования дальностью зондирования, ЭВМ 8 с блоком памяти 9.

Способ заключается в следующем.

При зондировании газа лидарами методом дифференциального поглощения его концентрацияопределяется изурав- нения лазерного Фондирования по опти ческой толще С , которая записьшает- ся в виде я

t(,R) I K(:),e)p(e)de,

де

R

- частота излучения в области линии (полосы) поглощения ;

расстояние до рассеивающего объема; концентрация газа; коэффициент поглощения излучения газом на частоте 5 .

Из лидарных измерений оптическая олща t находится по выражению

р(е) K(Q)

;(R) -i- fn

U(c,R)

иГЗГкТ

где U(0,R) - зхо-сигнал в линии; U(,R) - эхо-сигнал йие линии (участка) поглощения. Относительная ошибка измерения отической толщи S

.

определяется как

111

. j- -i Gj- ills.

где

IJL u

u

- относнтельная ошибка измерения зхо-сигнала вне участка поглощения исследуемого газа.

Минимальное значение j- имеет место при

Ig- Ue т.е. при i;, «1,109. То есть, сутцествует оптимальная толща t, при работе на которой достигается максимальная точность измерений.

Поскольку концентрация газа p(R,uR) на удалении R и участке F определяется по двум значениям оптической толщи

- r(,R) ,

выражение для относительной ошибки определения концентрации при принимает вид

. G ilielir р и Т

из которого также следует оптимальность условий зондирования при € , близких к Сд .

Способ реализуется следующим образом.

В атмосферу с помощью передатчиков 1 и 4 посылают излучение с частотой , лежащей на участке поглощения исследуе юго газа, и частотой 5 вне участка поглощения. Принимают приемной системой 5 эхо-сигналы на двух длинах волн и осуществляют их сравнение в анализаторе 6. По сигналу рассогласования из анализатора 6 осуществляют перестройку частоты передатчика 1 через блок перестройки 2 до выполнения условия

I

U(,Ri)

, 2

(I)

40

15

50

где Hi - расстояние до 1 -го зондируемого объема.

При выполнении условия (l) осуществляют измерение частоты ; -с записью ее значения в ЭВМ 8 и зондирование для следующего шага (i+l), для которого перестройкой частоты - передатчика I добиваются выполнения условия (1 ).

Распределение концентрации газа в атмосфере определяют по измеренному набору частот ; ,, N и заданной сетке расстояний Ri с использованием априорной информации о спектре поглощения исследуемого газа и моделях атмосферы. В частном случае, когда коэффициент поглощения не зависит от 55 R, концентрация газа находится по формул. р,„,,„)-......1 ..у

где ,,-R, , .,-, ,

ормула

и

3

зоб

р е т е н и я

Способ определения концентрации. атмосферных газов, включающий посылку в атмосферу излучения на частотах, лежапщх в участках поглощения и пропускания исследуемого газа, прием рассеянных в обратном направлении эхо-сигналов с одновременным опреде- ;ленйем расстояния до рассеивающих Объемов,о тличаюцийся тем, что, с целью повышения точности из

i:UA082

мерений,дополнительно изменяют частоту излучения,лежащую в участке поглощения исследуемого газа,с поддержанием постоянным и равным е % где €5 1 ,109, ч значения отношения эхо-сиг налов в участке поглощения и участке пропускания по мере увеличения расстояния до рассеивающего объема, а распределение концентрации газа опре-, деляют по изменению частоты излучения, лежащей в участке поглощения исследуемого газа.

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению. Цель изобретения - повышение точности измерений концентрации атмосферных газов . В атмосферу с помощью передатчиков 1 и 4 посыпают излучение с частотой, лежащей на участке поглощения исследуемого газа и частотой вне участка поглощения. Принимают приемной системой 5 эхо-снгнапы на двух длинах волн и осуществляют их сравнение в аналнзаторе 6. По сигналу рассогласования из анализатора 6 осуществляют перестройку частоты передатчика 1 через блок 2 перестройки. Распределение концентрации газа в атмосфере определяют по измеренному набору частот и заданной сетке расстояния с использованием априорной информации о спектре поглощения исследуемого газа и моделях атмосферы. 1 ил. i (Л

Редактор О.Филиппова

Заказ 1958

ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Составитель Ю./ лещин

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай