RU1240197C - Способ определени объемной концентрации аэрозольных частиц - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области TexiTi.ческой физики и метеорологии и может найти применение дл  опера тивного дистанционного измерени  объемной концентрации загр зн ющего атмосферу аэрозол  естественного и антроногенного происхождени 

Цель изобретени  повьшение точности определени .

На фиг. 1 схематически изображе- но распространение лазерного излучени  в атмосфере; на фиг. 2 - схема устройства дл  реализации способа ..

Описываемый способ предполага- ет фокусирование мощного лазерного излучени  в исследуемой области атмосферы и создание пробо . Пороговые интенсивности оптического излучени  j привод щие к возникновеник) пробо  в атмосферном воздухе, на один-два пор дка нгше, чем в технически чистом воздухе, и целиком определ ютс  содержа-нием твердалх аэрозольных поглощающих частиц, играющих роль з-атравочных центров ионизации . Область пробо  представл ет сювокупность изолированных шаровых плазменных образований, каждое из которых излучает единичный акусти- ческий 1тпульс. Сигнал, регистрируемый на дальности R от области акустики лазерного луча, равен аддитивной сумме сигналов от отдельных излчателей . ;

В то же врем , дп  случа  .приема

излучени  под углом 180 +arctg ---

2К

где S-- заданный максимальный разме области пробо  в направлении орто- гональном направлению посылки лазерного излучени , селекци  сигналов отдельных очагов будет осуществл тьс  только вдоль линии визировани , составл ющей угол 180 с направлени

ем посылки лазерного излучени -. Дей- ствительно, геометрическа  разность хода дп  двух локальных очагов, разнесенных вдоль направлени  ойи, будет равна рассто нию Lg между ними и соответствующий временной интервал между отдельными импульсами с в прин том сигнале будет

./c,

(1)

где с - скорость распространени  звука в атмосфере. Если же очаги будут разнесены п боковом направлении, то.

973

как это следует из фиг. I, соответствующа  разность хода L. будет равна

L,. ,

(2)

и временной интервал между отдельными импульсами Т от этих очагов

О,

(3)

Поскольку всегда .

Таким образом, при приеме сигнала под указанным углом временной интерйал между отдельными импульсами будет определ тьс  соотношением (l). Тогда его среднее значение

(4)

где М - количество усредн емьтх величин будет определ тьс  средним, рассто нием Ьд между инициирующими пробой частицами аэрозол , и объемную концентрацию N аэрозольных частиц можно определить из формулы

3

(5)

Способ реализуетс  следующим образом . Мощное лазерное излучение от источника (ОКГ) 1 фокусируетс  с помощью фокусирующей системы 2 в атмосферу на дальности R от источника , создаетс  пробой, принимает с  акустическое излучение, создава-,

емое пробоем под углом ISQ+arctg ;-Л . 2R

относительно посланного, дл  че го помещают антенну 3 акустического приемника р дом с источником I. Электрический сигнал с выхода приемной антенны поступает на а1(устичес кий приемник 4, где усиливаетс , и поступает на устройства формировани  5, которое вырабатывает короткие п{) моугольные импульсы. Первый импульс измер емой серии переключает триггер 6, и импульсы тактового генератора 7 через устройство совпадени  8 поступают на счетчики 9 и 10 импульсов. Емкость этих счетчиков одинакова и выбрана с учетом частоты тактового генератора так, что заполн етс  за врем , большее, чем максимальное врем  следовани  измер еой серии импульсов. Каждый импульЬ с выхода формирующего устройства сбрасывает в нулевое состо ние счетчик 9 и одновременно записываетс  в счетчик II..

Счетчики импульсов 9, IО и 11 пв ред началом измерений импульсом сброс привод тс  в нулевое состо ние . Если врем  между измер емыми импуЛьсами.больше времени заполнени  счетчика 9, а это означает, что измер ема  сери  импульсов окончилась то счетчик переполн етс , и сигнал о переполнении переключает триггер 6 в исходное состо ние. Импульсы с выхода устройства совпадени  перестают поступать на счетчик 9 и 10.

За врем  измерени  счетчик 10 наберет свое максимальное значение и до остановки наберет значение, про240197 ,4

порционапьное периоду следовани  измер емой серии импульсов.

По окончании времени измерени  J значение, записанное в счетчикэ 10, делитс  на значение, записанное в счетчике I) в вычислительном устройстве , в результате чего определ етс  среднее; значение временного интервала между импульсами, и далее поto

формуле

№

)

ts на микроэвм 12 определ етс  -объемна  концентраци  аэрозольных частиц, к6 тора  выводитс  на устройство отоб ранени  информации 13.

/i