Способ определения концентрации газов и паров

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

QQQ4AËÈÑTÈ×ЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

1 075 А1

119) 01) (51) 5 С 01 N 21/61

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Н ASTOPCHONIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Я =(0,1-1)y, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30.02.93. Бюл. Р 4 — (21) 3722547/25 (22) 09.04.84 (71) ИнсЯттут оптики атмосферы

СО AH СССР и Сибирский физикотехнический. институт им.В.Д.Кузне.цова .(72) Ю.В. Кистенев и Ю. Н.Пономарев (56) Авторское свидетельство СССРР 593563, кп. G 01 W 1/00, 1"77.

Авторское свидетельство СССР ш 753267, кл. G 01 Н 21/26, 1980. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ И ПАРОВ путем облучения среды импульсным оптическим излучением с частотой, лежащей в контуре линии поглощения исследуемого компонента среды, и с интенсивностью его насыщения и регистрации импульса излучения после прохождения среды, отличающийся тем, что,с целью повышения точности и оперативности; частоту излучения 3. выбирают отличной от частоты центра линии поглощения Э„ на величину Я = Я, 1, определяемую из условия

Г где g — полуширина линии поглощения, измеряют спектральную ширину посланного и принятого импульсов излучения, причем параметры однократного импульса выбирают с учетом времени релаксации разности эаселенностей уровйей

Ф резонансного перехода исследуемого Е компонента среды к равновесному.зна-. чению, а концентрацию исследуемого компонента определяют по изменению спектральной ширины посланного и принятого импульсов излучения.

Q = (0,1 — 1)7

4 jd1 .т (+я pI ) р

ВНИИПИ Заказ i090 : Тираж

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 1

Изобретение Относится к области .лазерного газоанализа, в частности к способам измерения концентрации газов н атмосфере.

Целью изобретения является повышение точности и оперативности измерений. . Ha чертеже приведена схема реали-, зации предлагаемого способа.

Импульс оптического излучения лазера 1 с.частотой (г3,, лежащей н контуре линии поглощения исследуемого компонента; .облучает среду и после ее прохождения регистрируется .: с помощь|о устройства 2, измеряющего ширину. спектра импульса. Таким .устройством может быть интерфером(;тр

Фабри-Перо.,Интенсивность импульса на входе в среду должна быть не меньше интенсивности насыщения линии б поглощения.

Частоту d,, отличную от частоты

3, центра лийии поглощения иссле- " дуемого компонента, выбирают из. условия где Я,-D,; ф —.- полуширина линии поглощещения.

После прохождения среды ширина спектра излучения увеличивается на величину htd к

g т l de(g, т„) t 1. -гк„г

dt (1) где t — время,, - координата вдоль пути луча, в среде; K = 5 8 " коэффициент резонансного поглощения;

8 — сечение поглощения резо° нансного перехода;

N — - концентрация поглотителя; где 1Д) - модуль момента перехода;

t,--h /2_#_;

Ь вЂ” постоянная Планка;

21 7075 2 1 (P r ) — энергия импульса, опреде- ляется. формой импульса и временем релаксации1, время релаксации разности

5 эаселенностей уровней резонансного перехода исследуемого компонента среды к равновесному значению, 1= — t — Z /с — переменный пара1О метр; с —; Г .= 1/ф.

Концентрация исследуемой компоненты определяется по уширению спектра импульса д() с помощью выраже6 1/т г (, г;)= (о, 1,{к — Ою

Т, н

g /Т, ) г (ф f ((а,g)dI

- OO — Оо

20- где, к. — переменные интегриронания;

ИС) квадрат напряженности поля.

Пример реализации способа.

При посыпке импульса рубинового лазера с длиной волны h = 0,69 мкм,. со спектральной ширино" 5.10 " см, с длительностью импульса t = 10 с г( и мощностью 10 Вт/см выбирают Я =

30 1/ тТогда при форме импульса, описы7ГЯ наемой функцией s,in (— ---)

t. где t„Ъg ) g, О, для паров воды

35 в атмосфере с сечением резонансного поглощенйя 3 10 cM уширение 1г,) достигает 80 от спектральной ширины зондирующего импульса на входе в cpepy„

40 Положительный эффект достигается благодаря разделению эффектов резонансногоо и нерезонансного поглоще- ния вследствие того, что при облу

IIbIIEIEI исследуемого компонента на

45 частоте, отличной оТ частоты („)„ линии поглощения, возникает модуляция показателя преломления исследу" емой компоненты, что приводит к уширению спектра импульса.

Положительный эффект состоит B повьш)енин точности эа счет уширения спектра импульса при смещении частоты зондирующего импульса от частоты (,.) центра линии поглощения.