Способ определения объемной концентрации водных капель в смешанных облаках и туманах Советский патент 1990 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике, в частности к оптическим способам контроля параметров дисперсной среды, и может найти применение в метеорологии для определения объемной концентрации воды при прогнозировании погоды.

Цель изобретения - повышение точности за счет устранения влияния ледяной фракции.

На фиг. изображена геометр1тчес- кая ,схема эксперимента по осуществлению предлагаемого способа; на фиг.2 - расчетные зависимости интенсивности 1(/з) рассеянного светового излуг ения от угла р, рассеяния при облучении среды линейно поляризованным световым пучком и поляризации рассеянного излучения под углом 45° к плоскости рассеяния (кривые 1, 2, 3 и 4 отно-сятся к средам, размеры капель которых равны соответственно 2, 3, 5 и 10 мкм).

: Сущность сгюсоба определения объемной концсчгграцни водных капель в смешанных облаках и туманах заключается в следующем. Одним из главных отличий водных капель от ледяных частиц является более высокая степень симметрии капель, благодаря которой при рассеянии оптического излучения Йа капельных аэрозолях проявляются fipKo выраженные резонансы. Такого рода резонансным эффектом, наблгодае- Йым в угловом диапазоне от 170 до 80, является глория- - аналог ра- уги. В угловых зависимостях рассеян- 1ых потоков монохроматического света Глория проявл яется в резких изменениях интенсивности рассеянного излучения с изменением угла наблюдения, JlnH ледяных кристаллов, имеющих бо- jiee-низкую степень симметрии и хао- tичecкyю ориентацию в пространстве, резонансный эффект не наблюдается. Йотоки света, рассеянного ледяной фракцией в области углов .рассеяния фт 170 до 180, очень слабо зависят фт углов, т.е. резкая угловая зависимость рассеянных световых потоков, измеренная в облачной среде, может быть связана лишь с наличием водной фракции и, следовательно, глубина угловой модуляции рассеянного свето- ого потока может быть исцрльзована 4Ц1Я определения концентрации водных 1 :апель, содержащихся в смешанной об- йачной среде.

.Как показывают расчетные кривые (фиг,2), наиболее яркое проявление глорийных эффектов наблюдается, когда среда облучается линейно поляризованным световым излучением, плоскость Поляризации которого равнонаклонена к осям X и У, а рассеянны - свет поля- ризрван так, что плоскость поляризации равнонаклонена к осям X и У (фиг.1),

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемую среду освещают направленным линейно поляризованным све tOBbiM пучком. Для определенности положения плоскости поляризации выберем следующие системы координат OXYZ - до iSKTa рассеяния и O XY Z - после акта рассеяния. Единич1ые вектора по осям X, У, Z и X , У , Z образуют правые тройки векторов. Направление оси Z совпадает с направлением распространения падающего луча, оси Z J рассеянного. Зондирующий пучок поляризуют таким .образом, чтобы его плоскость поляризации была равнонаклонена к осям X и У, а рассеянный свет поляризуют так, чтобы его ллос0 кость поляризации была равнонаклонена к осям X и у (на фиг. плоскости поляризации заштрихованы). Измеряют глорийную угловую зависимость 1(р,) поляризованного рассеянного излуче5 ния, находят угловое положение п

ближайшего к углу /з 180. максим у ма отношения I(/b)/V(), где V (/ь) - величина визируемого счетного объема. Эта величина является аппаратной

Q функцией, которая известна для каждого конкретного прибора, и определяют объемную концентрацию С, водяных капель по формз ле

С ).(o) 5 (Л/Ьм«кс

Д fta угол рассеяния из диапазона / м-хкс /Зо 180 , а И АО /3M«KcJ - известная-величина разности интенсив- ностей рассеянного излучения при / ллякс (, полученная эксперимен-. тальнглм иличрасчетным путем для единичной объемной концентрации водных частиц. Максимальная величина полезного сигнала может быть получена.при выборе /Зо 180°.

Иск.1почение влияния ледяной фракции па результаты измерений позволяет повысить точность прогнозирования погоды.

0

5

0

Ф о р м у л а

изобретения

5

5

1. Способ определения объемной концентрации водных капель в смешанных облаках и туманах, включающий освещение исследуемой среды пучком направленного монохроматического излучения, измерение интенсивности рассеянного частицами света, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьш;ения точности за счет устранения влияния ледяной фракции, исследуемую среду освещают линейно поляризованным излучением, плоскость поляризации которого наклонена под углом 45 к плоскости, содержащей OCI, освещающего светового пучка и оптическую ось визирования, рассеян- , иое частицами световое излучение

А гра.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оптическим способам контроля параметров дисперсной среды, и может найти применение в метеорологии для определения объемной концентрации воды при прогнозировании погоды. Целью изобретения является повышение точности за счет устранения влияния ледяной фракции. Сущность изобретения состоит в том, что исследуемую среду зондируют линейно поляризованным световым пучком, плоскость поляризаций которого наклонена под углом 45° к плоскости, содержащий ось зондирования и ось визирования. Рассеянное частицами излучение поляризуют под таким же углом, измеряют зависимость интенсивности рассеянного поляризованного излучения от угла визирования, находят угловое положение максимума и находят объемную концентрацию из математического соотношения. Повышение точности достигается за счет использования глорийных эффектов, которые наиболее явно проявляются при облучении среды линейно поляризованным излучением с указанной ориентацией плоскости поляризации. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.