RU2578105C1 - Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах - Google Patents

Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах Download PDF

Info

Publication number
RU2578105C1
RU2578105C1 RU2014141872/28A RU2014141872A RU2578105C1 RU 2578105 C1 RU2578105 C1 RU 2578105C1 RU 2014141872/28 A RU2014141872/28 A RU 2014141872/28A RU 2014141872 A RU2014141872 A RU 2014141872A RU 2578105 C1 RU2578105 C1 RU 2578105C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aerosol
toxic chemicals
aerosols
distribution
scattering
Prior art date
Application number
RU2014141872/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Юрьевич Бойко
Игорь Николаевич Ефимов
Александр Александрович Григорьев
Петр Евгеньевич Шлыгин
Руслан Валентинович Игольницын
Андрей Александрович Позвонков
Валерий Дмитриевич Еремин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2014141872/28A priority Critical patent/RU2578105C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2578105C1 publication Critical patent/RU2578105C1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области оптических методов измерения физико-химических характеристик аэрозольных сред и может быть использовано при разработке лидарных комплексов для дистанционного контроля дисперсного состава аэрозольных облаков стойких токсичных химикатов (ТХ) при возникновении запроектных аварий в местах хранения и уничтожения химического оружия (УХО) и на других химически опасных объектах. В способе проводится зондирование полидисперсного аэрозольного облака ТХ многочастотным лазерным излучением ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов спектра и регистрируются интенсивности сигналов обратного упругого аэрозольного рассеяния. В процессе хранения ТХ осуществляется контроль их оптических констант (коэффициента преломления и показателя поглощения). По результатам спектральных измерений создается база данных характеристик аэрозольного рассеяния ТХ на основе многопараметрических рядов, включающих относительные характеристики обратного аэрозольного рассеяния с использованием инструментально измеренных значений мнимой и действительной частей комплексного показателя преломления ТХ, а также медианного диаметра и дисперсии распределения логарифмически нормального закона распределения аэрозоля ТХ по дисперсному составу. При этом контроль дисперсного состава аэрозолей ТХ осуществляют в рамках теории распознавания образов по минимальному значению меры близости сигналов аэрозольного рассеяния, полученных в эксперименте с помощью дистанционного средства, и данных многопараметрических рядов в составе базы данных средства локации. Изобретение обеспечивает дистанционный контроль размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких ТХ с логарифмически нормальным законом распределения частиц по дисперсному составу для оценки масштабов и последствий аварийных выбросов ТХ на объектах УХО. 3 табл.

Description

Изобретение относится к области оптических методов измерения физико-химических характеристик аэрозольных сред и может быть использовано при разработке лидарных комплексов для дистанционного контроля дисперсного состава аэрозольных облаков токсичных химикатов (ТХ) при возникновении запроектных аварий и техногенных катастроф в местах хранения и уничтожения химического оружия (ХО) и на предприятиях, использующих в своем рабочем цикле стойкие токсичные химические вещества.
В настоящее время экологический мониторинг объектов по уничтожению ХО осуществляется в соответствии с Приказом Госкомэкологии России «Об утверждении временного руководства по государственному экологическому контролю за объектами, связанными с уничтожением химического оружия», 1998 г. Размер районов постоянного экологического мониторинга устанавливается в соответствии с требованиями Постановления Правительства Российской Федерации «Об утверждении положения о зоне защитных мероприятий, устанавливаемой вокруг объектов по хранению химического оружия и объектов по уничтожению химического оружия», 1997 г. При этом в соответствии со специальными Постановлениями Правительства РФ для каждого объекта по уничтожению химического оружия устанавливается конкретная площадь зоны защитных мероприятий, размер которой может превышать 1000 км2.
Так, например, на объекте по уничтожению ХО (п. Марадыковский Кировской области) в зоне защитных мероприятий площадью 892 км2 создана специальная сеть пробоотбора, включающая 155 постоянных пунктов отбора проб воздуха, почвы, воды и донных отложений (Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. общ-ва им. Д.И. Менделеева). - 2007. - Т. LI., №2. - с. 11-17).
Действующая в настоящее время система экологического мониторинга на объектах по уничтожению ХО основана на применении хромато-масс-спектрометрических, ионизационных и биохимических методов анализа, т.е. ориентирована на использование локальных методов контроля. Установленный на предприятиях по уничтожению ХО парк приборов и вспомогательного оборудования позволяет осуществлять контроль зараженности воздуха парами ТХ и продуктами их деструкции. Значительную трудность вызывает задача контроля зараженности воздуха О-этил-S-2-диизопропиламиноэтилметилфосфонатом, температура кипения которого более 300°С. Необходимо отметить, что в связи с чрезвычайно высокой токсичностью стойких фосфорорганических ТХ (предельно допустимая концентрация в воздухе населенных пунктов составляет величину порядка 5·10-8 мг/м3) и их низкой летучестью актуальной является задача контроля зараженности воздуха аэрозолями данных веществ. Именно аэрозоль является основным фазовым состоянием стойких фосфорорганических ТХ.
Кроме того, образованию тонкодисперсного аэрозоля благоприятствует большинство технологий уничтожения ТХ, которые основаны на использовании высоких температур, давления, а также применении взрыво- и пожароопасных продуктов. Актуальной является также задача контроля микроструктуры аэрозольного облака ТХ, которое может образоваться в санитарно-защитной зоне на объектах по уничтожению ХО в результате стихийных бедствий, взрывов, пожаров, террористических актов и т.п.
Так, например, для измерения дисперсного состава аэрозолей физиологически активных веществ может быть использован способ экспрессного определения аэрозолей, описанный в патенте №2287805 С2 (в/ч 61469), 06.02.2004. Однако этот способ предусматривает применение средств контроля локального действия и индикаторных подложек. Применение локальных средств контроля не может обеспечить мониторинг приземного слоя атмосферы в реальном масштабе времени в случае аварийных ситуаций на крупных площадных объектах по хранению и уничтожению ХО, сопровождающихся выбросом в атмосферу аэрозолей стойких фосфорорганических ТХ.
Следовательно, разработка дистанционных методов измерения микроструктуры аэрозольного облака является перспективным направлением совершенствования системы экологического мониторинга на объектах по хранению и уничтожению ХО. Необходимо также отметить, что по сравнению с локальными методами контроля параметров аэрозольных облаков оптические методы имеют ряд преимуществ (возможность контроля распространения облака, высокое быстродействие, широкий территориальный охват и т.д.), что обусловливает перспективность их применения в интересах экологического мониторинга химически опасных объектов. Кроме того, дистанционный контроль дисперсности аэрозольных частиц ТХ позволяет определять скорость их седиментации, время существования и глубину распространения облака, а следовательно, прогнозировать масштабы заражения местности в реальном масштабе времени при возникновении нештатных ситуаций на объектах по хранению и уничтожению ХО.
В настоящее время предложены различные способы дистанционного контроля микроструктуры (дисперсный состав, концентрация) аэрозольных облаков в атмосфере. Так, например, известен способ дистанционного контроля среднего размера частиц атмосферного аэрозоля, основанный на регистрации рассеянного в области углов дифракции электромагнитного излучения (Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. - М.: ИЛ, 1961. - 315 с.). Данный способ имеет ряд недостатков, обусловленных бистатической схемой зондирования, что не позволяет использовать его для дистанционного мониторинга динамики распространения аэрозольного облака ТХ в открытой атмосфере.
Известны также способы определения характеристик дисперсных рассеивающих сред путем обращения результатов лазерного зондирования в микроструктурные параметры аэрозолей (И.Э. Наац. Метод обратной задачи в атмосферной оптике. - Новосибирск: Наука, 1986. - 198 с.). Однако данный подход к решению обратной оптической задачи основывается на использовании сложных регуляризирующих алгоритмов, подробно рассмотренных в работе (Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. - М.: Наука, 1974. - 288 с.), и носит, в основном, глубоко теоретический характер, а его практическое применение ограничено изучением физики верхней и средней атмосферы, содержащей фракции аэрозоля с размерами частиц существенно меньше 1 мкм. Кроме того, в значительной степени эти подходы ориентированы на измерение углового хода поляризационных характеристик рассеянного лазерного излучения (параметров Стокса), что не позволяет реализовать их в моностатической лидарной схеме измерений.
Количественный контроль аэродисперсных систем направлен на определение микроструктуры аэрозольного облака, т.е. определение его дисперсного состава и концентраций аэрозольных частиц. В общем случае задача дистанционного контроля дисперсного состава аэрозолей неизвестного химического соединения не имеет в настоящее время удовлетворительного технического решения. В связи с этим отсутствует запатентованный лидарный способ дистанционного контроля даже атмосферных аэрозолей, так как они могут иметь различные функции распределения по дисперсному составу (распределение Юнге, гамма-функция). Кроме того, химический состав атмосферных аэрозолей может быть различным, что вносит существенную неопределенность в решение задачи лазерного зондирования аэрозолей.
Необходимо отметить, что существенным недостатком способов восстановления микроструктуры дисперсной среды на основе оптических операторов перехода является также большая ошибка результатов восстановления при незначительных погрешностях в массиве исходных данных.
В настоящее время известен корреляционно-экстремальный способ дистанционного мониторинга загрязняющих веществ (Патент РФ №2313779, С2, в/ч 61469, 27.12.2007), который определяет алгоритм и порядок обработки спектральной информации (спектров поглощения) с целью идентификации загрязняющих веществ. Решение этих задач относится к области качественного химического анализа многокомпонентных смесей. В связи с этим он не может быть использован для решения задачи дистанционного количественного контроля аэрозолей известного ТХ, находящегося на объекте хранения и уничтожения ХО. Это объясняется тем, что спектр аэрозольного рассеяния изменяется не только при изменении мнимой и действительной частей комплексного показателя преломления вещества аэрозоля, но и при изменении медианного диаметра частиц и дисперсии распределения логарифмически нормального закона. Эту задачу целесообразно решать с помощью многопараметрических рядов. Многопараметрический ряд оформляется в виде таблиц-сеток (Большой энциклопедический словарь. Политехнический. Под ред. А.Ю. Ишлинского. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, с. 363). Многопараметрический ряд представляет собой совокупность числовых значений параметров, объединенных в рамках системного анализа наиболее представительными и существенными отличительными признаками. Такой ряд целесообразно формировать в виде матриц на основе инструментально измеренных величин мнимой (показатель поглощения) и действительной (коэффициент преломления) частей комплексного показателя преломления ТХ и точных формулах теории аэрозольного рассеяния. Многопараметрический ряд является практической реализацией инструментальных измерений оптических констант ТХ на объектах по хранению и уничтожению ХО.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ дистанционного контроля массовой концентрации тонкодисперсных аэрозолей отравляющих веществ по их собственной люминесценции в местах их хранения и уничтожения при возникновении нештатных ситуаций (Патент РФ №2155954, С2, в/ч 61469, 10.09.2000). Данный способ обеспечивает дистанционный контроль концентрации люминесцирующих аэрозолей ТХ дисперсностью менее 10 мкм. Однако вышеуказанный способ дистанционного контроля аэрозолей обеспечивает измерение только концентрации аэрозольных частиц и не может быть использован для регистрации спектра размеров этих частиц.
Однако анализ информационных материалов показывает, что метод лазерного зондирования тонкодисперсных аэрозолей ТХ с диаметром частиц d<10 мкм в случае расширения объема априорной информации об объекте зондирования и усовершенствования алгоритмов обработки информации может быть использован для решения задач экологического мониторинга объектов по уничтожению ХО. В настоящее время при решении обратных оптических задач аэрозольного светорассеяния за основу берется распределение Юнге или гамма-распределение аэрозольных частиц по дисперсному составу, которые адекватно описывают распределение частиц в естественных гидрометеорах (облаках, туманах, дымках). В то же время результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что в случае перевода жидкости в аэрозольное состояние путем дробления (взрыв, дисковые аэрозольные генераторы, пневматические распылители и т.п.) образуются аэрозоли, дисперсный состав которых описывается логарифмически нормальным законом распределения частиц по размерам (Колмогоров А.Н. О логарифмически нормальном законе распределения частиц при дроблении. ДАН СССР. - 1941. - №2. - С. 11-15). Логарифмически нормальный закон распределения частиц по дисперсному составу характеризуется двумя параметрами и описывается выражением:
Figure 00000001
где d - средний геометрический (медианный) диаметр частиц, мкм;
σ - геометрическое квадратическое отклонение.
Именно логарифмически нормальный закон распределения частиц по дисперсному составу широко используется как базовый при решении различных прикладных задач в промышленности и в военном деле. Он позволяет описывать дисперсный состав аэрозольных систем в широком диапазоне размеров частиц, характеризующихся различной дисперсией распределения (геометрическим квадратическим отклонением).
Кроме того, объем априорной информации об индицируемом облаке аэрозоля ТХ может быть расширен за счет использования оптических констант ТХ. В процессе хранения ТХ осуществляется периодический контроль физико-химических свойств рецептур, то есть измеренные значения комплексного показателя преломления ТХ могут быть использованы для формирования параметрического ряда при решении задачи дистанционного контроля дисперсного состава аэрозольного облака ТХ при возникновении нештатных ситуаций на объектах по хранению и уничтожению ХО.
Согласно теории рассеяния Ми факторы эффективности рассеяния, поглощения и ослабления изотропными сферическими частицами могут быть рассчитаны с учетом относительного размера аэрозольных частиц (ρ) и значений комплексного показателя преломления (m) ТХ:
Figure 00000002
Figure 00000003
где d - диаметр аэрозольной частицы, мкм;
λ - длина волны зондирующего излучения, мкм;
n - коэффициент преломления ТХ;
χ - показатель поглощения ТХ.
По точным формулам теории рассеяния Ми могут быть рассчитаны характеристики обратного аэрозольного рассеяния для системы полидисперсных аэрозольных частиц ТХ, находящихся в локальном объеме аэрозольного облака ТХ. Для этого может быть использован метод Монте-Карло или проведено интегрирование по всему спектру размеров рассеивающих аэрозольных частиц ТХ. При этом для обращения данных многочастотного лазерного зондирования в параметры логарифмически нормального закона распределения аэрозоля ТХ по дисперсному составу должны быть использованы характеристики аэрозольного рассеяния, не зависящие от концентрации аэрозоля ТХ и наличия в атмосфере помеховых аэрозолей (пыль, сажа, дым и т.п.). Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований показывает, что в качестве таких характеристик могут быть использованы относительные интенсивности сигналов обратного аэрозольного рассеяния, а для снижения влияния помеховых аэрозолей на результаты зондирования могут быть использованы поляризационные характеристики лазерного излучения. При этом на величины относительных интенсивностей сигналов обратного аэрозольного рассеяния не должны оказывать влияние колебания мощности лазерного передатчика, обусловленные нестабильностью работы аппаратуры зондирования в различных спектральных диапазонах. Необходимо отметить, что масштабы заражения промышленной и санитарно-защитной зон объекта по уничтожению ХО в результате аварийного выброса ТХ будут формироваться за счет высокой скорости седиментации грубодисперсных фракций аэрозоля ТХ. При этом масштабы заражения зоны защитных мероприятий, площадь которой может достигать нескольких сотен квадратных километров, напротив, будут обусловлены глубиной распространения тонкодисперсных фракций аэрозоля ТХ с размерами частиц d<<20 мкм. Следовательно, контроль микроструктурных параметров тонкодисперсных аэрозолей ТХ в динамике их распространения является одним из приоритетных направлений разработки дистанционных средств экологического мониторинга на объектах по хранению и уничтожению ТХ.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа дистанционного контроля дисперсного состава облаков аэрозолей стойких ТХ с диаметром частиц d<10 мкм для оценки масштабов и последствий аварийных выбросов ТХ на объектах по хранению и уничтожению ТХ с целью оперативного прогнозирования масштабов химического заражения окружающей среды и проведения защитных мероприятий.
Пример осуществления способа
Поставленная задача достигается тем, что зондирование аэрозольного облака имитатора ТХ осуществляется лазерным излучением с длинами волн λ1=266 нм (4-я гармоника лазера на алюмо-иттриевом гранате (АИГ), УФ-диапазон), λ2=354 нм, λ3=532 нм (2-я и 3-я гармоники лазера на АИГ, видимый диапазон) и λ4=1064 нм (1-я гармоника лазера на АИГ, ближний ИК-диапазон) и регистрируются интенсивности сигналов обратного аэрозольного рассеяния модельным облаком ТХ на данных длинах волн. При этом параметры микроструктуры (концентрация, дисперсный состав) модельного облака имитатора ТХ и его оптические константы соответствуют характеристикам реального облака фосфорорганического ТХ, которое может образоваться в зоне защитных мероприятий в результате аварийных выбросов на объектах по хранению и уничтожению ХО. Для устранения влияния нестабильности работы приемно-передающей системы лидара на результаты лазерного зондирования осуществляется нормировка аппаратуры зондирования по методу внутреннего эталона по каждому лазерному импульсу. С целью исключения влияния колебаний концентрации аэрозольных частиц в зондируемом объеме облака ТХ на точность восстановления параметров функции распределения аэрозоля по дисперсному составу абсолютные значения сигналов обратного аэрозольного рассеяния переводятся в относительные величины интенсивности. Эта процедура осуществляется путем нормировки сигналов во всех рабочих каналах лидара на минимальное значение интенсивности сигнала обратного аэрозольного рассеяния в одном из рабочих каналов. В этом случае величины относительных интенсивностей обратного рассеяния обусловлены только изменениями дисперсного состава аэрозоля ТХ и его оптическими характеристиками.
Перед проведением натурного эксперимента методом Монте-Карло решается прямая оптическая задача аэрозольного рассеяния по точным формулам теории рассеяния Ми для аэрозольных частиц имитатора стойкого фосфорорганического ТХ. Расчет проводится для полидисперсного аэрозоля ТХ с логарифмически нормальным законом распределения частиц по размерам с различной шириной распределения σ=1,5…1,9 и медианным диаметром частиц (d=0,5…7,5 мкм). При решении прямой задачи аэрозольного рассеяния используются оптические константы имитатора ТХ (коэффициент преломления n, показатель поглощения χ) на рабочих длинах волн лидарной системы (λ1, λ2, λ3, λ4), которые контролируются и измеряются с помощью спектральных приборов (рефрактометров, Фурье-спектрометров и т.п.) в процессе хранения ТХ. Расчет характеристик обратного аэрозольного рассеяния проводится для 40 параметров микроструктуры имитатора фосфорорганического ТХ:
а) средний геометрический (медианный) диаметр частиц d, мкм:
0,5; 0,7; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 5,0; 7,5;
б) геометрическое квадратическое отклонение σ:
1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9.
По полученным значениям сечений обратного рассеяния находятся отношения относительных интенсивностей сигналов рассеяния на различных линиях зондирования, которые используются при построении многопараметрических рядов. Полученные многопараметрические ряды в виде относительных интенсивностей обратного аэрозольного рассеяния в составе базы данных средства локации представлены в таблице 1 и используются для определения дисперсного состава аэрозоля ТХ по результатам натурного эксперимента.
Figure 00000004
В качестве дистанционного средства контроля микроструктуры полидисперсного облака имитатора ТХ использовался подвижный четырехчастотный лидар, размещенный на шасси автомобиля УРАЛ - 375Д. Лидар имеет следующие основные технические характеристики:
Длина волны излучения, нм 266, 354, 532, 1064
Длительность лазерного импульса, нс 10
Частота повторения импульсов, Гц 25
Число приемных каналов, шт. 4
Потребляемая мощность, кВт 4
Испытания проводились по облакам аэрозоля имитационной рецептуры О-этил-S-2-диизопропиламиноэтилметилфосфоната, создаваемым в полевой аэродинамической трубе с помощью дисковых генераторов аэрозоля. Дальность зондирования в различных экспериментах составляла от 200 до 500 метров.
Дисперсный состав модельного облака ТХ контролировался с помощью счетчиков аэрозолей АЗ-5. Изменением режимов работы дисковых генераторов аэрозолей (скорость вращения дисков, расход имитатора ТХ) регулировались микроструктурные характеристики модельного облака ТХ (концентрация, дисперсный состав аэрозоля имитатора ТХ).
Геометрическое квадратическое отклонение ад в соответствии с рекомендациями работы (X. Грин, В. Лейн. Аэрозоли - пыли, дымы и туманы. - Л.: Химия, 1972. - 226 с.) определялось по формуле:
Figure 00000005
При этом медианный диаметр частиц (50% диаметр) определялся с помощью логарифмически-вероятностной сетки по результатам контрольных измерений аэрозольным счетчиком АЗ-5. В качестве примера в таблице 2 представлены результаты контроля микроструктурных характеристик полидисперсного аэрозоля имитатора ТХ с помощью аэрозольного счетчика АЗ-5 в одном из двенадцати проведенных полевых экспериментов. При зондировании на четырех длинах волн этого модельного облака имитатора аэрозоля ТХ получены следующие относительные интенсивности сигналов обратного аэрозольного рассеяния: I266:I354:I532:I1064=1,0:11,43:12,14:2,19.
Последующая обработка полученных экспериментальных данных заключалась в определении величины меры близости по формуле:
Figure 00000006
где N - количество частот (длин волн) зондирования;
I ( λ i T )
Figure 00000007
- относительная интенсивность рассеяния на длине волны λi параметрического ряда в составе базы данных средства локации;
I ( λ i Э )
Figure 00000008
- относительная интенсивность рассеяния на длине волны λI, измеренная в натурном эксперименте с помощью лидарного комплекса.
Результаты анализа экспериментальных данных, выполненные в рамках теории распознавания образцов (Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. - М.: Высшая школа, 1984), представлены в таблице 3. Из данных, представленных в таблице 3, видно, что критерий Lcp принимает минимальное значение в случаях, когда параметр d=0,7. Решение в принадлежности исследуемого объекта к полидисперсной аэрозольной системе ТХ с параметрами d и σ может быть принято при рассмотрении значений L построчно в таблице 3 при d=0,7. Анализ показывает, что наилучшее совпадение экспериментальных данных и данных параметрических рядов в составе базы данных средства локации наблюдается при σ=1,7. При этом ошибка восстановления параметров микроструктуры аэрозоля имитатора ТХ не превышает 28%. Аналогичные результаты были получены при проведении натурных экспериментов при различных режимах работы генераторов аэрозолей в диапазоне дисперсности аэрозольных частиц d=0,4-10,0 мкм. Максимальная ошибка восстановления параметров логарифмически нормального закона распределения аэрозолей по дисперсному составу не превысила 47%.
Figure 00000009
Figure 00000010
Для учета влияния метеоусловий на результаты полевого эксперимента перед каждым опытом проводилось измерение фоновых характеристик атмосферы, которые учитывались при обработке экспериментальных данных. Обобщение экспериментальных результатов показал, что при метеорологической дальности видимости более 3 км фоновая обстановка не оказывает существенного влияния на точность восстановления микроструктурных параметров модельного облака аэрозоля ТХ.
Представленный способ дистанционного контроля дисперсного состава аэрозолей ТХ позволяет контролировать динамику изменений микроструктурных характеристик локальных облаков аэрозолей ТХ в реальном масштабе времени. Данный способ обеспечивает измерение геометрических размеров облаков с высоким разрешением. При этом с учетом возможностей современной лазерной техники и микроэлектроники может быть достигнуто пространственное разрешение на местности 3…4 метра при дальности действия лидарного комплекса 3…5 км. Анализ спектральных характеристик ряда стойких ТХ в ИК-области спектра показал, что предложенный способ может быть успешно применен для контроля размеров аэрозоля грубодисперсных облаков ТХ. Это обусловлено тем, что относительный размер (ρ) аэрозольных частиц для ИК-диапазона спектра 7…15 мкм соответствует аналогичному значению этого параметра для тонкодисперсных аэрозолей ТХ и рабочих длин волн лазеров на АИГ. Следовательно, предложенный способ может быть использован для дистанционного контроля дисперсного состава грубодисперсного аэрозоля ТХ с помощью ИК-лидаров на основе перестраиваемых по частоте СО2 лазеров.

Claims (1)

  1. Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов (ТХ) при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах (ХОО), включающий многочастотное лазерное зондирование облаков ТХ, измерение относительных интенсивностей сигналов обратного аэрозольного рассеяния и отличающийся тем, что в процессе хранения ТХ осуществляется инструментальный контроль их оптических констант, создается база данных характеристик аэрозольного рассеяния ТХ на основе многопараметрических рядов, включающих относительные характеристики обратного аэрозольного рассеяния с использованием измеренных значений мнимой и действительной частей комплексного показателя преломления ТХ, а также медианного диаметра и дисперсии распределения логарифмически нормального закона распределения аэрозоля ТХ по дисперсному составу, при этом контроль дисперсного состава индицируемых аэрозолей ТХ осуществляют в рамках теории распознавания образов по минимальному значению меры близости сигналов аэрозольного рассеяния, полученных с помощью дистанционного средства, и данных многопараметрических рядов в составе базы данных средства локации.
RU2014141872/28A 2014-10-16 2014-10-16 Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах RU2578105C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141872/28A RU2578105C1 (ru) 2014-10-16 2014-10-16 Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141872/28A RU2578105C1 (ru) 2014-10-16 2014-10-16 Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2578105C1 true RU2578105C1 (ru) 2016-03-20

Family

ID=55648178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014141872/28A RU2578105C1 (ru) 2014-10-16 2014-10-16 Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578105C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115201074A (zh) * 2022-06-30 2022-10-18 中国科学院大气物理研究所 气溶胶组分分布的遥感反演方法、系统、设备和计算机可读存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155954C2 (ru) * 1997-12-03 2000-09-10 Войсковая часть 61469 Способ дистанционного контроля массовой концентрации тонкодисперсных аэрозолей отравляющих веществ по их собственной люминесценции в местах хранения и уничтожения отравляющих веществ при возникновении нештатных ситуаций
RU2313779C2 (ru) * 2005-08-15 2007-12-27 Войсковая часть 61469 Корреляционно-экстремальный способ дистанционного мониторинга загрязняющих веществ
RU2008121072A (ru) * 2008-05-26 2009-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский военный институт биологич Способ дистанционного контроля дисперсного состава аэрозолей отравляющих веществ методом многочастотного лазерного зондирования в местах хранения и уничтожения отравляющих веществ при возникновении нештатных ситуаций
RU2441220C2 (ru) * 2010-04-29 2012-01-27 Игорь Геннадьевич Васюкевич Способ дистанционного обнаружения тонкодисперсных аэрозолей токсичных веществ в местах их хранения и уничтожения при возникновении нештатных ситуаций с помощью пассивных инфракрасных спектрометров
CN103175759A (zh) * 2013-02-25 2013-06-26 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于多种地基遥感技术获取城市气溶胶复折射指数的方法
CN103234877A (zh) * 2013-04-10 2013-08-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大气颗粒物粒径谱时空分布激光雷达数据反演方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155954C2 (ru) * 1997-12-03 2000-09-10 Войсковая часть 61469 Способ дистанционного контроля массовой концентрации тонкодисперсных аэрозолей отравляющих веществ по их собственной люминесценции в местах хранения и уничтожения отравляющих веществ при возникновении нештатных ситуаций
RU2313779C2 (ru) * 2005-08-15 2007-12-27 Войсковая часть 61469 Корреляционно-экстремальный способ дистанционного мониторинга загрязняющих веществ
RU2008121072A (ru) * 2008-05-26 2009-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский военный институт биологич Способ дистанционного контроля дисперсного состава аэрозолей отравляющих веществ методом многочастотного лазерного зондирования в местах хранения и уничтожения отравляющих веществ при возникновении нештатных ситуаций
RU2441220C2 (ru) * 2010-04-29 2012-01-27 Игорь Геннадьевич Васюкевич Способ дистанционного обнаружения тонкодисперсных аэрозолей токсичных веществ в местах их хранения и уничтожения при возникновении нештатных ситуаций с помощью пассивных инфракрасных спектрометров
CN103175759A (zh) * 2013-02-25 2013-06-26 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于多种地基遥感技术获取城市气溶胶复折射指数的方法
CN103234877A (zh) * 2013-04-10 2013-08-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大气颗粒物粒径谱时空分布激光雷达数据反演方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115201074A (zh) * 2022-06-30 2022-10-18 中国科学院大气物理研究所 气溶胶组分分布的遥感反演方法、系统、设备和计算机可读存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aptowicz et al. Decomposition of atmospheric aerosol phase function by particle size and asphericity from measurements of single particle optical scattering patterns
Collis et al. Mie scattering techniques for air pollution measurement with lasers
Aiuppa et al. New advances in dial-lidar-based remote sensing of the volcanic CO2 flux
RU2578105C1 (ru) Способ дистанционного контроля размеров тонкодисперсных аэрозолей стойких токсичных химикатов при возникновении запроектных аварий на химически опасных объектах
Baetz et al. Mobile robots with active IR-optical sensing for remote gas detection and source localization
Du et al. Optical remote sensing to quantify fugitive particulate mass emissions from stationary short-term and mobile continuous sources: part I. Method and examples
Dyachenko et al. Laser systems for the pollutants control in the oil and gas industry
Melnichenko et al. Devising a procedure to forecast the level of chemical damage to the atmosphere during active deposition of dangerous gases
Czitrovszky Environmental applications of solid-state lasers
Mabuchi et al. Multi-wavelength lidar system for the characterization of tropospheric aerosols and clouds
Nicolae et al. Laser remote sensing of tropospheric aerosol
Gosteva et al. Wildfires and the spread of smoke from forest fires in the Krasnoyarsk territory in summer 2019
Gibert et al. On the correlation between convective plume updrafts and downdrafts, lidar reflectivity and depolarization ratio
Philbrick et al. Optical remote sensing techniques characterize the properties of atmospheric aerosols
RU2649094C1 (ru) Способ определения возможности применения спектрорадиометра для экологического мониторинга атмосферы
RU2155954C2 (ru) Способ дистанционного контроля массовой концентрации тонкодисперсных аэрозолей отравляющих веществ по их собственной люминесценции в местах хранения и уничтожения отравляющих веществ при возникновении нештатных ситуаций
Matvienko et al. Modelling of radiative transfer by the Monte Carlo method and solving the inverse problem based on a genetic algorithm according to experimental results of aerosol sensing on short paths using a femtosecond laser source
Cazacu et al. A case study of the behavior of aerosol optical properties under the incidence of a Saharan dust intrusion event
Verkhoshentseva et al. Modeling of a Differential Laser Sensing System for Detecting Low Concentrations of Methane in the Surface Layer
Georgoussis et al. Monitoring of air pollution and atmospheric parameters using a mobile backscatter lidar system
Griggs et al. Legal aspects of remote sensing and air enforcement
Adam et al. Detection and reconnaissance of pollutant clouds by CO2 lidar (MIRELA)
Yuen Evaluation and improvement of optical remote sensing methods in monitoring particulate matter emissions and plume opacity
Yuen et al. Fugitive particulate matter emissions to the atmosphere from tracked and wheeled vehicles in a desert region by hybrid-optical remote sensing
Verghese et al. Raman lidar measurements of aerosol distribution and cloud properties

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161017