Способ идентификации размеров частиц жидкости в атмосфере Советский патент 1992 года по МПК G01N15/02 G01W1/00 

Известен также способ определения размеров капель облаков с использованием лазерной локации по величине степени поляризации рассеянного излучения облаком.

К недостаткам способа относятся необходимость априорного задания функции распределения частиц по размерам в облаке для определения среднего радиуса облачных частиц, сложность математического аппарата. Все это накладывает ограничение на область применения данного способа и снижает точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения спектра аэрозольных частиц по размерам, в котором используется эффект комбинационного рассеяния на колебаниях формы жидкой сферической частицы, заключающийся в том, что при таком рассеянии света на тепловых колебаниях жидкой сферической частицы происходит сдвиг частоты рассеянного излучения. По этому способу в атмосферу посылают зондирующее излучение, принимают рассеянное аэрозолем излучение по частота комбинационного рассеяния и по интенсивности рассеянного излучения судят о спектре аэрозольных частиц.

В силу однозначной связи, между комбинационной частотой и размером аэрозольной частицы эффект рассеяния может быть использован для определения спектра аэрозольных частиц по размерам.

Недостатком способа является необходимость применения спектрометров очень высокой разрешающей способности до 0,001 см из-за того, что собственные частоты колебаний атмосферных жидких аэрозолей лежат в диапазоне 10 - 10 Гц, а следовательно, комбинационные частоты незначительно отличаются от частоты зондирующего излучения, которое должно быть строго монохроматическим. Кроме этого, малая интенсивность комбинационного рассеяния света затрудняет применение данного способа для зондирования спектра размеров аэрозольных частиц в атмосфере. Все это обусловливает недостаточную точность и чувствительность способа.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе идентификации размеров частиц жидкости в атмосфере, по которому лазерное излучение посылают а атмосферу и принимают рассеянное излучение, в атмосферу одновременно дополнительно посылают моноимпульс на другой длине волнь изменяя его длительность до 10 до 10® с и

Г.7

9

интенсивность от 10 до 10 Вт/см , соблюдая при этом закономерность

I г С,

где г-длительность импульса; I - интенсивность импульса; С - постоянная, определяющаяся свойствами материала частоты, измеряют интенсивность рассеянного сигнала на частоте излучения зондирующего пучка и по изменению этой интенсивности в условиях воздействия и отсутствия воздействия мощного излучения судят о параметрах частиц.

При этом принимают ра ссеянное излуение не на комбинационной частоте зондирующего луча, а аэрозольное рассеяние

излучения зондирующего луча, а об искомом параметре судят по скачку интенсивности рассеянного излучения зондирующего луча в присутствии импульса и без него, зная связь между длительностью импульса

и радиусом деформированной частицы

1

(1)

0

где р- плотность частицы;

у- коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Известно, что по действием электромагнитного излучения на поверхности жидкой частицы возникают как сжимающие, так и растягивающие поверхностные усилия, которые придают жидкой частице несферическую форму в присутствии мощности лазерного импульса.

0

Причем, характерное время изменения формы частицы зависит от ее размера и для частиц радиуса от 1 до 10 мкм соответственно лежит в пределах от 10 до 10 с. Кроме

того, для изменения формы частице необходима тем большая интенсивность, чем меньше размер частицы, и для аналогичных частиц находится в пределах от 10 до 10 Вт/см .

Таким образом, изменением длительности дополнительного импульса от 10 до 10 с и одновременное изменение его интенсивности от 10 до 10 Вт/см приведет р. к последовательному приданию несферической формычастицам одного заданного размера, так как частицы больших размеров облучаются длинным импульсом, но с малой для более мелких частиц интенсивностью, а короткий импульс действует только на мел

СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ ЖИДКОСТИ В АТМОСФЕ-РЕ, по которому лазерное излучение посылают в атмосферу и принимают рассеянное излучение, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности измерений, в атмосферу одновременно дополнительно посылают моноимпульс с другой длиной волны, изменяя его длительность от 10"^ до 10'^ с и интенсивность 10^ до 10® Вт/см'^, соблюдая при этом закономерность51г^=С, где г- длительность импульса;I - интенсивность импульса;С - постоянная, определяющаяся свой- 'ствами материала частицы, измеряют интенсивность рассеянного сигнала на частоте излучения зондирующего пучка и по изменению этой интенсивности в условиях воздействия и отсутствия воздействия мощного излучения судят о параметрах частиц.1^^Изобретение относится к области исс' ледования или анализа жидких, газообраз-' ных или сыпучих веществ с помощью оптических методов и может быть использовано в метеорологии и научных экспериментах.Эффективным способом определения спектра размеров частиц является способ многочастотного зондирования с последующей машинной обработкой результатов ло-кационных измерений по формулам теории Ми.К недостаткам способа следует отнести сложность математического аппарата и большие затраты машинного времени, а также не полная замкнутость задачи, требующая априорного задания некоторых из параметров мнргопараметрической функции распределения частиц по размерам, что приводит к ухудшению точности.00о|Ч>&ел00