Способ определения прозрачности участка рассеивающей среды

 

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для измерения дымности выбросов автомобилей, самолетов, труб промышленных предприятий и т.д. Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых объектов и повышение точности. Это осуществляется путем одновременной посылки через исследуемый участок газовой струи навстречу друг другу пучков зондирующего излучения и приема под углом 90° к направлению зондирования рассеянного излучения. По значениям этого излучения определяют прозрачность и дымность участка струи. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai ((9) (1!>!.с",(1 1 т О! (2 /47

5 Г3!я 3 "!

p5 t. - $.j !, „„ ь(,кв

,) ; i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОУИТЕ Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4344603/ 31-25 (22) 16.! ..87 (46) 23.11.89. Вюл. 9 43 (71) Научно-исследоват;льскнй институт прикладных физических проблем им . А,H.Сенченко (72) Н.H.(1иленчин„ Г1.С.Высоцкий, М,M,Êóãåéêñ, !!.А.Мале нч, Д.С.Умрейко и А.О.Фут (53) 551.508.8(088.8) (56) Иэмеригель дымности автомобилей

ИДА 106 "Атлас" ТО и Инструкция по эксплуата ин 1.Е 2.845;

Сергеев Н.М. и др. Ичмерение прозрачности атмосферы с использованием двух лазеров: Тезисы докладов VI

Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Томск. ч.I 1980, с.123-125, Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для измерения дымности выбросов автомобилей, самолетов, труб промьппленных предприятий, газовых факелов и т,д.

Целью изобретения являет ся расширение диаг аэона исследуемых объектов и повьгпение точ flocTH

На чергсже пр лсrëâле а схема реализации способа.

Способ осушествля г следующим образом.

Через исследуемый у lëcòîê 1 газоВОЙ сTp è навстречу друг друГQ ОднО временно посылают пучки зондирующего излучения от импульснг -о 2 и модули2 (54 ) СПОСО! 01 (Р(:;,(.(ЕН(! (11Р031 А (H00 1 и у (АсткА РА(;се((ВА(апе(! сРедь( (57) 1(эобретение относится к газовому анализv и можс т быть испо_#_ьчовано для измерения дьг1ности выбросов автомобичей, самолетов, труб промышленгп;.г предприятий и т.д. ((елью изобрет«чия являетс.я расширение диапазона ис следуемых объектов и повьш|ение точности. Эт,),о-ущ<.ствляется путем одновременной посылки через исследуемый участок газов л! струи навстречу друг другу vучков зондирующего излучения и приема под углом 90" к направлению зондировав:ы рассеянного излучения °

1РО значениям это о излучения определяют прозрачность и дымноcòü участка струи. 1 ил. рованного 3 источников с координатами Н, и Р< соответственно. От двух граничных точек этого участка с кооро дичатами Н . и Р „под углом 90 к. направлению зондирования соответственно в двух точках приемниками 4 и 5 с координатами Р „ и Р „ соответственно принимают рассеянное излучение и измеряют его. 1(ри этом на приемник излучение. рассеянное от одной и той о же точки под углом 90, поступает не одновременно (иэ-за разных длин трас прохождения).

Величины сигнапов,.рассеянных под углом 90 к трассе зондирования на границах струи (в точках Р< и R ), .восст, псвпенных на квадрат расстоя ния, с-.0,«деляются иэ выражений

1523974

10 т(К; R, = ехр ) 5 r (r)dr)%

R2), R,7T F „ R,7

К» 3) т(К,, R2) т(К, К3) т к „к,7

А 2Р- 2

50

$(К,,:>) =- Р,(К,, К )(К., — H )

= А 1, 6 1 (К,) т(К., К ) Т1H„, К,), "(! „H, ), где Л „— постоянна» источника2;

Р, — энергия излучения источника

2; коэффициент рассеяния под углом 90

Т(".;,1 ) — прозрачность участков

ГК,, "), 3 1,2,3,..., СС,,i = 1,2,3,...; где g(r) — коэффициент прозрачности. !!ри посылке зондирующего излучения вторым источником, расположенным с противоположной стороны струи, величины сигналон, рассеянных под углом Т/2 от границ струи и вос$(R», К2) А,Г, T(R 3

$ТК,4, К,7 А2К2 TtR 3

Как видно, отношение сигналов, рассеянных в точке К. под углом сс /2 30 при посылке излучения с днух противоположных направлений, не зависит от в<личин, характеризующих рассеяние н данном направлении. Если бы измерялись сигналы, рассеянные н точке под произноль >п.гм углом Гр (для герного направления посылки) и соответственно 180 — ц (для второго нао правления посылки зондирующего иэлученич) отношения

40,К,, К,)/$(Г К )-С>, (К,)/С о (К,) г.е. для сред с индикатрисой рассеяния G< Ф (3„ °,, эя счет пренебрежени" отличием Б,р v 0 18o -<р лась бы существенная ошибка в результаты измерений. В данном случае регистрации сигналов, рассеянных под углом /2 для обоих направлений посылки зондирующего иэлуч".Иия, 4 2) !" (/6-„i2 (К2) = 1 эанисимость от индикатрисы отсутствует), 55

Аналогично отношению сигналон

$(H1, !» ) и ",(К4, К3), полученных от границ с груп н точке H., определяется н ниде становленных на кнадрат расстояния, определяотся н виде

$(R4, H2) = Р2(Rg, К2)}К. — К ) gF2C>(2(R ) т(К3 Кg) !(R21 !» ) . т(к,„к,)

Ь(К4, H„) — Р2(R4, R3)(R3 -Rc)

<»2124 1 (R ) T(RÄ R4) т(К „R6) где A — постоянная источника 3; энергия излучения источни2 ка 3.

Измерение рассеянных сигналон можно проводить в любой неколлинеарной направлению движения струи плоскости (в противном случае невозможно осуществить пересеч ение оптических осей приемников и источников).

Отношение сигналов $(К,, К» ) и

$(К„, !:. ), полученных от границ струи в точке К, равно

Отношение этих выражений дает

$(К1ъ H3) $(КФ- К2)

1 $(К" К,1 хт(к, H ) = т (к, R3)

Я3 — exp 1 — 2 (Яг)йг}

R3 экпонента ехр - (Я(г)а2 при 2 этом является коэффйциентом, равным отношению величины прошедшего через струю излучения P к посылаемому P о

Дпя величины прошедшего через слой

6К = . 3 — К излучения Р сгранедпиво следующее выражение (закон Бугера):

P = Г ехр - <(r)dr

Отношение же P/Р равно о "" }-1 е """)="

По полученному значению можно с,— дить о дымности струи, так как физическая величина дымности связана с характеризующим прозрачность коэффи!

5 формулой циентом пропускания

N = (1- (,) 1007.. а(в„, к,) s(v<,ê<)

ЯКЮ, К Я В, В1 то значение дымности получаются иэ соотношения

1111 (I1 ) (I= ;-<„, 1<,) ° S(i,,,7 *

Гаким образом, знание значений сигналов, рассеянных под углом 90 к трассе зондирования от границ струи, позволяет получить значения дымности газовых струй, т.е. расширить диапазон исследуемых объектов. з.;:

6 чить Ошибки, обусловленные временной изменчивостью среды в струе, Изобретение позволяет расширить

5 функциональные воэможности известного спо. Оба эа счет измерения проэрачност11 (дымности) струй с быстропер 1О 1ной концентрацией в ус11овиях, кОгда мОжнО испОльэОвать

1П то«ько малые базы между источниками излучения, например, в технологич еских процессах, автомобильных пымомерах, в ограниченных по размерам пространствах.

Формул 1 изобретения

Согласно способу значение дымности определяется строго на задаваемой ширине струи и не зависит от аппаратур1п1х Кс.нстант и энергии излучения, При этом среда между источником, приемником и задаваемыми границами не оказывает никакого влияния на результат измерений. Это следует из того, что выражение для N не содержит добавок, обусловленных прохождением излучения через среду, окружающую струю, т.е. ослабление на участках CV,, В1, j H, Б ), (В

В ), (1, H t Изменения в окружающей струю среде (появление тумана, пыли и т,д.) таким образом не влияет на результат измерения дымности, Воэможность одновременной посылки зондирующих импульсов позволяет исклюСпособ определения прозрачности уч.i тка рассеивающей среды путем по20 с1.1лки через этот участок навстречу дрчг другу пучков зондирующего излучения, измерения в двух точках

P эначений рассеянного излучения от двух граничны с точек эI ого участка

25 соответственно и определения по ним искомой прозрачности, о т л и ч а ю

11. и и с я тем, ч то, с целью расшире1 Н11 диапазона исследуемых объектов и повьш1ения точности, пучки эонди30 руюп его иэлуче 1ия посылают через участок среды одновременно, рассеянное излучение От двух граничных точек участка среды измеряют под углом о

90 к напрарлению зондирования и по 5 измеренным значениям судят о прозрачности учас;ка среды.

1523974

Составитель С.Непомнящая

Техред М.Дидик Корректор В.Кабаций

Редактор Н.Рогулич

Заказ 7036/46 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государстве: ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

111035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101