Способ определения концентрации атмосферных газов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 G Ol W 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 15.03 93 ° Бюл. g 1P (21) 3841187/ 0

° °

22) 09.01.85

7l) Институт оптики атмосферы СО

AH СССР (72) В.Н.Марнчев и А.А.Мицель (56) Захаров В.М. "Применение лазеров для определения состава атмосферы", 1983, с.91.

Авторское свидетельство СССР

IP 325579, кл. G 01 W 1/00, 1966. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

АТМОСФЕРНЫХ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к метеорологическому приборостроению. Цель изобретения - повышение точности измерений концентрации атмосферных га„,SU„„1 440 2 А1

sos. В атмосферу с помощью передатчиков 1 и 4 посыпают излучение с частотой, лежащей на участке поглощения исследуемого газа н частотой вне участка поглощения. Принимают приемной системой 5 эхо-сигналы на двух длинах волн и осуществляют их сравнение в анализаторе 6, По сигналу рассогласования иэ анализатора 6 осуществляют перестройку частоты передатчика 1 через блок 2 перестройки.

Распределение концентрации газа s атмосфере определяют по измеренному набору частот и заданной сетке расстояния с использованием априорной информации о спектре поглощения исследуемого газа и моделях атмосферы.

1 ил.

1344082 где u(4,R) U(g,R) эхо-сигнал в ликии;

-" зхо-сигнал вне линии (участка ) поглощения.

Относительная ошибка измерения оптической толщи () определяется как бг I б„ (1+е ) (()

Ь л о " л,. 1 о(( где - относительная ошибка изО мерения зхо-сигнала вне участка поглощения исследуемого газа.

Минимальное значение о-„ имеет место при

i +e, т. е. при (, o 1, 109.

- Йе

То есть, существует оптимальная толИзобретение 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 зондирования газов атмосферы.

Устройство содержит перестраиваемый по частоте передатчик I с бло)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 лкдарами ме-. тодом дифференциального поглощения его концентрацияопределяется изуравкения лазерного зондирования по оптической толще, которая записывается в виде

Т(4,R)= (К(a)p(e)de, где 4 - частота излучения в области ликии (полосы) поглощения;

R - расстояние до рассеивающего объема; . p(e) - концентрация газа;

К(1) - коэффициент поглощения излучения газом на частоте 1.

Иэ лидарных измерений оптическая толща ? находится по выражению

11(,,R) (R) = —— оп ------"- ) ща Г,, при работе на которой достигается максимальная точность измЕрений.

Поскольку концентрация газа

p(R,aR) ка удалении R и участке дВ определяется по двум значениям оптической толщи р(в,ьн) = - — — - — (е(,в+ав)1 ьн КД,И В

--.(), в )), выражение для относительной ошибки определения концентрации при R &В принимает вид

15 2u 10

2 к.

- 2 U c иэ которого также следует оптимальность условий зондирования при Г

20 близких к 4, .

Способ реализуется следуияцыи обраэом.

В атмосферу с помощью передатчиков 1 и 4 посылают излучение с час25 тотой (, лежащей ка участке поглощения исследуемого газа, и частотой 1 вне участка поглощения. Принимают приемной системой 5 эхо-сигналы на двух длинах волн и осуществляют их щ сравнение в анализаторе 6. 1!о сигналу рассогласования иэ анализатора 6 осуществляют перестройку частоты передатчика 1 через блок перестройки 2 до выполнения условия

I (35 U() R)

"0 (.! ) .(,н, ) где Ri расстояние до I -ro зондируемого объема.

40 При выполнении условия (1) осуществляют измерение частоты ; с записью ее значения в ЭВИ 8 и зондирование для следующего шага (i+1), для которого перестройкой частоты передат45 чика 1 добиваются выполнения условия (1).

Распределение концентрации газа в атмосфере определяют по измеренному набору частот 1;,i=i, N и заданной

50 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

4+>+> )(R,hR)= - - (- — - T — - — Д где а В=В., -Я, (),4 - Э „, - ;

Составитель Ю,Алешин

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор О.Филиппова

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.> д.ч/5

Заказ 1958

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,4

Формула иэоб ретени я

Способ определения концентрации. атмосферных газов, включающий посыл«у в атмосферу излучения на частотах, лежащих в участках поглощения и пропускания исследуемого газа, прием рассеянных в обратном направлении эхо-сигналов с одновременным опреде;ленчем расстояния до рассеивающих объемов,о т л и ч а и шийся тем, что, с целью повышения точности иэ44087 мерений,дополнительно изменяют частоту излучения,лежащую в участке поглощения исследуемого газа,с поддер2 е жанием постоянным и равным е,где

5 =1,109,1ýíà÷ñíèÿ отношения эхо"сиг

r. налов в участке поглощения и участке прспускания по мере увеличения расстояния до рассеивающего объема, а распределение концентрации газа опре-, деляют по изменению частоты излуче ния, лежащей в участке поглощения исследуемого газа.