Способ дистанционного газового анализа

 

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ГАЗОВОГО АНАЛИЗА, включающий посыпку в анализируемую среду импульса излучения и измерение интенсивности обратного рассеяния, о тличающийс я тем, что, с целью повьшения точности определения концентрации исследуемого газа, дополнительно посылают в том же направлении второй импульс излучения с задержкой по отношению к первому импульсу излучения„ причем сумму частот импульсов излучения выбирают равной частоте резонансного перехода исследуемого газа, и измеряют обратное рассеяние из области перекрытия импульсов излучения в анализируемой среде, по которому судят (Л о концентрации исследуемого газа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (19» (11}

151»4 G 01 N 21/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4!

-»

1 r (21) 3225957/18-25 (22) 26. 12.80 (46) 15.05.86. Бюл. Р 18. (72) И.Е.Нахутин, П.П.Полуэктов и А.Н.Семыкин,. (53) 535.853(088.8) (56) Годлевский А.П. и др. Зондирование газового состава атмосферы на основе внутрирезонаторного лазерного приема. В сб. "5-й Всесоюзный симпозиум по лазерному и акустическому зондированию", Томск, 1978, с. 128.

"Лазеры на красителях" под редакцией Ф.Шефера, Y "Мир", 1976, с. 152. (54) (57) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ГАЗОВОГО АНАЛИЗА, включающий посыпку в анализируемую среду импульса излучения и измерение интенсивности обратного рассеяния, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения концентрации исследуемого газа, дополнительно посылают в том же направлении второй импульс излучения с задержкой по отношению к первому импульсу излучения, причем сумму частот импульсов излучения выбирают равной частоте резонансного перехода исследуемого газа, и измеряют обратное рассеяние из области

O перекрытия импульсов излучения в ана- щ лизируемой среде, по которому судят о концентрации исследуемого газа.

I 0«) 7516

Изобретение относится к Области гаэоанализа, в частности, к способам дистанпи анна ГО КОнт«2О пя Зяг ря 3 1ения атмосферы, Известен способ дистанционного газового анализа, заключающийся н том, что н исследуемую среду посылают наносекундный импульс излу 1ения, частота которого является резонансной па отношению к частоте перехода для янялизируемогo газа. Излучение поглощается атомами анализируемого газа, которые переходят в возбужденное состояние. f)t2pa2EII переход в основное состояние приводит к испус— канию квантов. Интенсивность регистрируемого расс.еяннс)с. Излуче 1ия про- порциональна концентр)с11С1И1 янялизируемого газа.

Недостатком JEa»tioi o способа яв—

JIsII0TCsl ftPOr)XOpfsf1 Ii) t ":. 1; al,llta JfelfHst IG лезного сигнала ня ttjc)tte рассеянного по всей грассе из) —., че 11111, что умень-шает отношение сигнал — шум, понижая чувствительность; сильное ocJIat2ëåíèå интенсиннаст)1 .)1ане)2,101 0 импульt я с расстоянием р резу1п,тате резонянспоГО поглощения ) что снижает дал»нос ть эандироняни)1, локализация исследуL мой области происходит па време1гн прихода сигналя, ч,а дает недостаточное разрешение н нрострянст1«е и тем самым снижает та «ность определения газовой .сомпоненты.

Наиболее близ и) t .-cs7fiH-saclc «2c. шением является crfscоб дистянцианнаГа ГаЗОВОГО ЯНЯЛИЭЯ, НКЛЮЧЯЮ1ЦИй ПОСЫЛКУ Б ЯНЯПИ Э110У6 1 tyЮ С 12ÐÄ"„" И) П2 JIEçC Я излучения и измерение интенсин1 ости обратного рассеяния.

Недо статком е го являе rся flllзкяя точность определения концентрации исследуемого газа, поскольку с "Gt-Об позволяет проводить газовый анализ лишь н определенной ОТ1ельной О 1кp пространства IJ непосредственной близости от установки.

Целью изобретения является повышение точности c rtðaäåëåslësf концедтряции исследуемого газа.

Э то дос тига ется благодаря тому, что в способе дистанцион. ого газанога анализа, включающем посылку в aliaлизируемую среду импульса излучения и измерение интенсивности обратного рассеяния, дополнительно посылают в там же направлении второй импульс излучения с задержкой по отношению

1)

1,, ) )-, -, «

3 -,- V

Р;-.ècò«2èðóþò интенсивность рекомбиняцианнога излучения или резонансной

40 с;:)пюо-2есценции из области перекрытия.

После столкновения импульсы расходятся, и условия пробоя исчезают.

КОНЦЕН.ГРЯЦИ1с) ИнтЕРЕСУЮЩЕГО ГаЗа На расс;оянии ) ат источника излучения

< )п«)е, еляют lia Аармуле:

< t) Z

tt

Ъ Ь2

4., 2л г 1 "4 где 1. — принимаемая энергия рекомЯ) бинационного излучения; с,с)2 - sifåpãèÿ кванта рекомбинационного излучения, Б — площадь приемного зеркала, . ),— площадь сечения луча, X длительности импульсов.

Изменяя нрейя задержки второго импульса, можно изучать газ в любой точке на расстояниях до 100 км, к первому импульсу излучения, причем сумму частот импульсов излучения выбирают равной частоте ре онансного перехода исследуемого газа, и измеряют обратное рассеяние из области перекрытия импульсов излучения в анализируемой среде, по которому судят а концентрации исследуемого rasa.

Способ реализуется следующим об«О разом. Последовательно посылают два лазерных (например, пикосекундных) импульса излучения на разных частотах

С ЗЯДЕРжКОй (>) 1ДЕ с г ДЛИ

11 2 тельнасти первого и второго импульсов}, Частоты импульсов выбирают таким Образом, чтобы вследствие дисперсии:-«2уппа11яя скорость нторс2го им11улься была больше групповой скорости пер»ого V V в результате чег го через время t = импульсы ч -vt

".овпядут (Ч -V, «Vt )»a расстоянии

15 = = « .

t 1) от источника а

У суммарная частота совпадет с промежу Ъ таян»1м резонансом исследуемого газа (2,+ ь:,= >,. Вследствие этого в области пере)срытия импульса будет происхо,;иrts днухАотоннае возбуждение атомов .ли мнагоАотонная ионизация газа че."„«1 рез промежуточный резонанс.

Область перекрытия импульсов из21уче:.ия (Область пробоя) имеет разlap (определяющий разрешение спосоОЯ7 .

;«С

Редактор Л. Письман Техред О.Гортвай Корректор В.Бутяга

Заказ 2718/1 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Косква, -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 1

Для импульсов, имеющих следующие

-И параметры:, =, = 1 ° 10 с, U -U, 3*1б 7,, U 3 ° 10 см/с и времени задержки о 10 с, получим расстояние от Источника до места пробоя

250 м, а размер области пробоя д

2 5 м. Время прихода сигнала 2t

-6

= 2 ° 10 с много больше времени рекомл -(z;8) бинации атомов с =10 с, Излучение рекомбинации распределено сферически симметрично вокруг источника, поэтому, если площадь

007516 4 приемного зеркала S" 10 см (диаметр зеркала д =10 см), то принимаемьй сигнал дИ „ Sгfв . При п

5 ф

10 см и S 1 см получим дК=

6 г

=10 квантов.

Важнейшим преимуществом способа является высокая точность, что позволяет увеличФгь дальность зондиро10 вания. Кроме того, этот способ позволяет повысить пространственное разрешение исследуемой области.