Способ зондирования атмосферы

 

1. СПОСОБ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ, путем посылки в исследуемую область на разных частотах двух лазерных лучей и приема рассеянного излучения, отличающийся тем, что, с целью возможности определения неводной фракции в атмосферной дымке, посыпают один лазерный луч с длиной волны, находящейся в полосе поглощения конденсированнойводы до испарения ее капель в иссЛедуемой области, а другой луч, меньшей мощности, посылают до и непосредственно после посылки первого и по отношению мощностей принятого рассеянного излучения от второго луча судят об искомом параметре.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что более мощный лазерный луч посылают с длиной волны в интервале 2,7-3,7 мкм и с интенсивностью 10' -10^ Вт/см* при Дли-_^ тельности воздействия 5 • 10~ - 5*10 с, а рассеянное излучение от второго луча принимают за время, не превышающее 10'*с после посылки первого.S^

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН..SUÄÄ 795222 (51)4 G 01 W 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2770262/18-10 (22) 21.05.79 (46) 07. 11.86. Бюл. 9 41 (72) Н.Н.Белов, Ю.Д.Копытин и С.А.Шишигин (53) 551.508.9(088.8) (54)(57) 1. СПОСОБ ЗОНДИРОВАНИЯ

АТМОСФЕРЫ, путем посылки в исследуемую область на разных частотах двух лазерных лучей и приема рассеянного излучения, отличающийся тем, что, с целью возмошности определения неводной фракции в атмосферной дымке, посылают один лазерный луч с длиной волны, находящейся в полосе поглощения конденсированной воды до испарения ее капель в исследуемой области, а другой луч, меньшей мощности, посылают до и непосредственно после посылки первого и по отношению мощностей принятого рассеянного излучения от второго луча судят об искомом параметре.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что более мощный лазерный луч посылают с длиной волны в интервале 2,7-3 7 мкм и с интенсивностью 10 -10 Вт/см при длиз Ф

5 тельности воздействия 5 ° 10. — 5 10 с, а рассеянное излучение от второго луча принимают за время, не превышающее 10 с после посылки первого. I

7952?2

Предлагаемое изобретение относится к области зондирования атмосферы с помощью оптических методов и может быть использовано в метеорологии, в научных экспериментах и в службах 5 контроля загрязнений воздушного бассейна.

Громоздким, но надежным методом измерения, позволяющим не только изучить распределение аэрозоля по разме- 10 рам, но и их структуру, является их непосредственное микрофотографирование в некотором объеме воздуха.

К недостаткам фотографического метода следует отнести его громозд- <5 кость, трудоемкость, необходимость большого времени для получения результатов. Кроме этого, данный метод не позволяет дистанционно измерять параметры атмосферных частиц. 20 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится способ многочастотного зондирования с последующей машинной обработкой результатов локационных измерений по формулам теории MH. По этому способу в исследуемую среду посыпают два или более лазерных пучка с различными длинами волн. По измерениям рассеянного аэрозолем из- 30 лучения на каждой частоте и с привлечением математического аппарата теории МИ оценивают размеры частиц аэрозоля . При этом предполагается, что излучение не оказывает никакого нелинейного воздействия на аэрозоль вследствие поглощения в частицах.

Однако этот способ не дает возможности корректной оценки содержания в дымках и смогах неводной примеси, определяющей степень токсичности дымок, так как чистая вода в атмосфере не является загрязнителем. Обычно твердые частицы в дымках покрыты водной оболочкой либо минералы содер-4 жатся. в водных каплях в виде раствора. Поэтому измерение общей массы аэрозоля и суммарного размера его частиц известными способами зондирования не дает достоверной информации 50 об относительной "загрязненности" дымок и туманов неводными компонентами.

Цель изобретения — определение относительного содержания неводной фракции в атмосферной дымке.

Цель достигается тем, что как и в известном способе в исследуемую среду посылают 2 монохроматических лазерных пучка на разных частотах и принимают рассеянное излучение. В отличие от известного способа в предложенном посылают один лазерный луч с длиной волны, находящейся в полосе поглощения конденсированной воды, и с интенсивностью и длительностью воздействия, достаточной для испарения капель воды в исследуемой области, а другой луч, меньшей мощности, посылают до и непосредственно после посылки более мощного излучения и по отношению мощностей принятого рассеянного излучения от второго луча судят об искомом параметре.

При этом излучение одного из лу— чей имеет длину волны в ближней инфракрасной области в полосе сильного поглощения конденсированной воды с длиной волны, лежащей в интервале

2,7-3,7 мкм, и обладает интенсивностью в интервале tO — 10 Вт/см при

3 5 длительности воздействия 0,5 ° 10

5 10 с, а рассеянное излучение от второго луча принимают за время, не

-6 превышающее 10 с после посылки первого. Относительное содержание неводной примеси в атмосферной дымке определяется следующим выражением:

1 .z W« /2 т. = и (-- )

1т У

z где W, — мощность рассеянного зондирующего излучения, поступившего на приемник в присутствии интенсивного излучения первого луча, Ъ< мощность рассеянного зон., дирующего излучения, поступающего на приемник в отсутствии воздействия на среду излучения первого луча г

И = 1,57 (mz + 2) (mz — 1) где m, — показатель преломления воды, ш — показатель преломления примеси.

Данный способ измерения относительного содержания примеси в атмосферной дымке основан на эффекте изменения амплитуды рассеянного зондирующего излучения от обводненнык частиц и от тех же частиц без водной оболочки, которая выпаривается мощным лазерным излучением.