Способ дистанционного измерения параметров атмосферы

 

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

П9) (1О

SU (51)5 01 N 21 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ROMHTET СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 15.02 .93. Бюл. р 6 (21) 3774073/25 (22) 20.07.84 (71) Институт оптики атмосферы

СО АН СССР (72) N.С. Иакушкин и А,А. Иицель (56) Megie С, Mesure de lа ргевsion de la temperature atmospheri

que раг absorption differentiell

lidar: influence de lа larglur1d emi ssion laser. App. 0pt. 1980, ч;19>

N 1, р. 34-43.

Korb С.I ., Weng С ° I° . .Differen-tial absorption lidar technique Еог

measurement of the atmospheric pressure profile, App1.Opt. 1983, v,22, N 23, р. 3759-3770.

9 (54) (57) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗИЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ, состо ящий в облучении атмосферы импульсным лазерным излучением на двух частотах, первая из которых находится в линии поглощения кислорода, а . вторая — в области проразности атмосферы» приеме сигналов рассеянного атмосферой излучения с одновременной фиксацией дальности до рас сеивающего объема, определения давления в атмосфере по соотношению этих сигналов, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и увеличения точности измерений, частоту. лазерного излучения в линии поглощения кислорода выбирают смещенной от центра этой линии на величину

Ь4 = 0,7jf, дополнительно измеряют давление P на уровне земной поверхности, а плотность воздуха и давле- ние в атмосфере Р на высоте Н определяют по формулам (Н) - — 216. Э 19 — 1 —

Р ) t(O) аН Ц(А ° Н) .2 117 Ю(91 Н)

1с Ф,.) где $ - полуширина линии поглощения кислорода; 21, - частота импульса излучения в линии поглощения кислорода;

4 -.частота импульса излучения в области прозрачности атмосферы;

ЦЦ массовый коэффициент погло щения кислорода на частоте 41

1(9,к},, "(2Я -.сигналы, соответствующие интенсивностям излучения на частотах

4, и Qs с высоты Н.!

246723 )

1 (,) — - массовый коэффициент поглощения кислорода на частоте

Дифференцируя (1) по высоте, по5 лучим выражение для определения плотности воздуха )(Н) <с(,)qo, < 0 ) Н) <

v(a„a) > где, Р - давление, измеренное на уровне земли (в месте расположения лазера);

- концентрация кислорода

{q 0,2315 г/г);

g - гравитационная постоянная (g 980 см/с )

Составитель А. Городецкий

Техред О.Гортвай.

Корректор С.Черни

Редактор А. Бвр

Тираж .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1096

Подписное

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

Изобретение относится к методам дистанционного измерения параметров атмосферы и может быть использовано для определения давления воздуха. .Цель изобретения — расширение . функциональных возможностей и увеличения точности измерений.

Способ заключается в следующем;

Атмосферу облучают импульсами лазерного излучения и принимают сигналы рассеянного атмосферой излучения с одновременной фиксацией дальности на двух частотах. Первая частота >, выбирается в линии погло" щения кислорода, вторая частота в окне прозрачности (вне линии поглощения кислорода). Частота 1 выбирается со смещением от центра линии поглощения кислорода на величину o = 0,7 F, где о частота центра линии поглощения кислорода, !! — полуширина ликии. Такой выбор частоты обусловлен тем, что на частоте Э, 1 + 0,7 массовый коэффициент поглощения k(9,) с высотой практически не меняется. Это позволяет использовать величину

1(1,), рассчитанную для высоты Н

О км.

Сигналы, принятые с высо гы Н, U(9<, Н) на частоте О, и U(4» Я) на частоте 1 связаны с давленйем воздуха Р %а высоте Н соотношением (н>«<,)<, - — — >ll — — <г) о 1 U(z Н)

U(4„n) !

О

Из уравнения (2) получим выражение для плотности р (Н) на высоте Н

„<н> - И 6 Э <„й — Н> <э)

1 k(, ) ЗН "(,, Н)

Для увеличения точности определения давления Р(Н) измеряют давление Р íà уровйе Н = О.

Давление Р(Н) на высоте Н опре2о деляется иэ соотношения <<<> р 21 77 > (1 д Н) (д)

U(9,, Н)

Таким образом, способ оптичес.кого зондирования позволяет одио25 временно определять два параметра. давление и плотность воздуха-.

Пример. Выберем линию кислорода с параметрами: <> 1312" см сила линии 8 4 10 см/г;

0,05 см .. Посылка и прием эхо сигналов ведется на двух частотах:

4, = 1р + Оу7 1 301 2 ° 065 см н 1 13011,0 см . Измеряем давление у земли Po . Из полученных

) сигналов по формулам (3), (4) вычисляем плотность воздуха и давление в атмосфере, Изобретение позволяет измерять

40 плотность воздуха непосредственно по соотношению сигналов, принятых лидаром, а также измерять распреде ление 1>!авления воздуха по высоте, используя наземные измерения давле43. ния;