Способ определения объемной концентрации аэрозольных частиц

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

Ц

РЕСПУБЛИК

А1

„.SU„„ (51)5 С 01 ll 21/47

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к АВтОРсиОЧУ свидетЩьстВМ

1 . (46) 30. 02. 93. Бюл. Р 4 (21) 3760027/25 .; ры, ðHåìà вознйкаего акустического (22) 26.06.84 . . .; . излучения под углом 180 +ar tgWR (71) Институт оптики атмосферы" . относительно направления посылки

СО АН СССР, . : .. лазерного излучения, о т Л и. ч а ю (72) В.Я.Сьеднн, Л.Г.Шаманаева ., % и Й с я тем, что, e .öåëüþ повыще- и В.К.Ковалевский . ", ния точности определенйя, при приеме измеряют временные интервалы : мещду (56) Наац И.Э. Теория.многочасто . . .отдельными.импульсаю акустического ного. лазерного зондирования атмос" . излучения, определяют среднее значе-: феры.Новосибирск Наука.: Сибирскоа :, нне Т этого интервала и объемную кьй отделение 1980 с., 131»138, -.:. центрацию asposîëüíûõ частиц;М на1:: э

Авторское. свщ етельства СССР: :: ко „т и сооти,ще н я. g (:

ll )028174, кл . 0 01 5, 1/0 1983,. 8 .. заданйМ максйв .льйый размер

Ст. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДКЛКНИя ОБЪИФ", ... ., области пробоя, в направлении, .орто НОЙ KOHQEHTPAgHH АЗРОЗОЛЬНЫК ЧАСТ1Щ ..:гональном направлению посылки лазер1, В АТМОСФЕРЕ путем созданйя пробоя ..::ного излучения, R - -дальность.nocamв воздухе посылкон лазерного:излу-.. ки лазерного излучения,. С -. сред чення в исследуемую:область атмосфе" :.. няя скорость звука в атмосфере..

1740197 з и=(-" ) =(-= ) Т, с (5) Изобретение относится к области техн>,.ческой фнэнки и метеорологии и может найти применение для оперативного дистанционного измерения объемной концентрации загрязняющего 3 атмосферу аэрозоля естественного и антропогенного происхождения, Цель изобретения — повышение точности определения.

На фиг. 1 схематически иэображе- 10 но распространение лазерного излучения в атмосфере; на фиг, 2 - схе" ма устройства для реализации способа..

Описываемый способ предполага- И ет фокусирование мощного лазерного излучения в исследуемой области атмосферы и создание пробоя. Пороговые интенсивности оптического излучения, приводящие к возникновению 20 пробоя в атмосферном воздухе, на один-два порядка ниже, чем в технически чистом воздухе, и целиком определяются содержанием твердых аэроэольных поглощающих частиц, играющих роль .затравочных центров иониэации. Область пробоя представляет совокупность изолированных шаровых плазменных образований, каждое из которых излучает единичный акусти- 30 ческий импульс. Сигнал, регистрируемый на дальности К от области аку. стики лазерного луча, равен аддитивной сумме .игналов от отдельных излучателей, 35

В то же время, для случая, приема о S излучения под углом 180 +arctg ——

2К где S.- заданный максимальный размер. области пробоя в направлении. арто- 40 гональном направлению посылки лазерного излучения, селекция сигналов отдельных очагов будет осуществляться только вдоль линии визирования, о составляющей угол 180 с направлени- 45 ем посылки лазерного излучения, Дей- ствительно, геометрическая разность хода для двух локальных очагов, раз-. несенных вдоль направления оси, будет равна расстоянию L между ними, и соответствующий временной интервал между отдельными импульсами с в о принятом сигнале будет

1. /с, (1)

55 где с — скорость распространения звука в атмосфере. Если же очаги будут разнесены в боковом направлении, то, как это следует иэ фиг. 1, соответствующая разность хода L будет равI на

Ь,= R +L,-R (2) и временной интервал между отдельными импульсами 7 от этих очагов

Je+e н

c = -----0 — ---.ь 0 (3)

1 с поскольку всегда R>7L

Таким образом, при приеме сигнала под указанным углом временной интервал между отдельными импульсами будет определяться соотношением (1). Тогда его среднее значение E м м

1= (2 /M= —; L = — Ь (4)

01 сМ, 01 с О где М -. количество усредняемых величин будет определяться средним. расстоянием L между инициирующими проо бой частицами аэрозоля, и объемную концентрацию И аэроэольных частиц можно определить иэ формулы

Способ реализуется следующим образом. Мощное лазерное излучение от источника (ОКГ) 1 фокусируется с помощью фокусирующей системы 2 в атмосферу на дальности R от.источника, создается пробой, принимается акустическое излучение, создавао S емое пробоем под углом 180+arctg—

2R относительно посланного, для чего помещают антенну 3 акустического приемника рядом с источником 1.

Электрический сигнал с выхода приемной антенны поступает. на акустический приемник 4, где усиливается, и поступает.на устройства формирования 5, которое вшрабатывает короткие прямоугольные импульсы, Первый импульс измеряемой серии переключает триггер 6, и импульсы тактового генератора 7 через устройство совпадения 8 поступают на счетчики 9 и 10 импульсов. Емкость этих счетчиков одинакова и выбрана с учетом частоты тактового генератора так, что заполняется за время, большее, чем максимальное время следования измеряемой серии импульсов. КаждЫй импульс с выхода формирующего устройства сбрасывает в нулевое состояние счет3 1 чик 9 и одновременно записывается в счетчик 11.

Счетчики импульсов 9, 10 и Il перед началом измерений импульсом

"сброс".приводятся в нулевое состояние. Если время между измеряемыми . импульсами. больше времени заполнения счетчика 9, а это означает, что измеряемая серия импульсов окончилась, то счетчик переполняется, н сигнал о переполнении переключает триггер 6 в исходное состояние. Импульсы с выхода устройства совпадения перестают поступать на счетчик 9 и 10.

За время измерения счетчик 10 наберет свое максимальное значение и до остановки наберет значение,.llpo

240197 порциональное периоду следования измеряемой серии импульсов.

По окончании времени измерения значение, записанное s счетчике 10, делится на значение, записанное в счетчике IJ в вычислительном устройстве, в результате чего определяется .среднее значение временного интерва10 ла 3 между импульсами, и далее по формуле на микроЭВМ 12 определяется обьемная концентрация аэрозольных частиц, кбторая выводится на устройство отображения информации 13.

1240197

Составитель С.Непомнящая

Редактор Л.Лаюкова Текред Л.Олейник, Корректор О.Луговая

Заказ 1090 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, 3-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная. 6