RU816258C - Способ идентификации размеров частиц жидкости в атмосфере - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ ЖИДКОСТИ В АТМОСФЕ-РЕ, по которому лазерное излучение посылают в атмосферу и принимают рассе нное излучение, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности и повышени  точности измерений, в атмосферу одновременно дополнительно посылают моноимпульс с другой длиной волны, измен   его длительность от 10"^ до 10'^ с и интенсивность 10^ до 10® Вт/см'^, соблюда  при этом закономерность51г^=С, где г- длительность импульса;I - интенсивность импульса;С - посто нна , определ юща с  свой- 'ствами материала частицы, измер ют интенсивность рассе нного сигнала на частоте излучени  зондирующего пучка и по изменению этой интенсивности в услови х воздействи  и отсутстви  воздействи  мощного излучени  суд т о параметрах частиц.1^^Изобретение относитс  к области исс' ледовани  или анализа жидких, газообраз-' ных или сыпучих веществ с помощью оптических методов и может быть использовано в метеорологии и научных экспериментах.Эффективным способом определени  спектра размеров частиц  вл етс  способ многочастотного зондировани  с последующей машинной обработкой результатов ло-кационных измерений по формулам теории Ми.К недостаткам способа следует отнести сложность математического аппарата и большие затраты машинного времени, а также не полна  замкнутость задачи, требующа  априорного задани  некоторых из параметров мнргопараметрической функции распределени  частиц по размерам, что приводит к ухудшению точности.00о|Ч>&ел00

Description

Известен также способ определени  размеров капель облаков с использованием лазерной локации по величине степени пол ризации рассе нного излучени  облаком.

К недостаткам способа относ тс  необходимость априорного задани  функции распределени  частиц по размерам в облаке дл  определени  среднего радиуса облачных частиц, сложность математического аппарата. Все это накладывает ограничение на область применени  данного способа и снижает точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ определени  спектра аэрозольных частиц по размерам, в котором используетс  эффект комбинационного рассе ни  на колебани х формы жидкой сферической частицы, заключающийс  в том, что при таком рассе нии света на тепловых колебани х жидкой сферической частицы происходит сдвиг частоты рассе нного излучени . По этому способу в атмосферу посылают зондирующее излучение , принимают рассе нное аэрозолем излучение по частота комбинационного рассе ни  и по интенсивности рассе нного излучени  суд т о спектре аэрозольных частиц .

В силу однозначной св зи, между комбинационной частотой и размером аэрозольной частицы эффект рассе ни  может быть использован дл  определени  спектра аэрозольных частиц по размерам.

Недостатком способа  вл етс  необходимость применени  спектрометров очень высокой разрешающей способности до 0,001 см из-за того, что собственные частоты колебаний атмосферных жидких аэрозолей лежат в диапазоне 10 - 10 Гц, а следовательно, комбинационные частоты незначительно отличаютс  от частоты зондирующего излучени , которое должно быть строго монохроматическим. Кроме этого, мала  интенсивность комбинационного рассе ни  света затрудн ет применение данного способа дл  зондировани  спектра размеров аэрозольных частиц в атмосфере. Все это обусловливает недостаточную точность и чувствительность способа.

Целью изобретени   вл етс  увеличение чувствительности и повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе идентификации размеров частиц жидкости в атмосфере, по которому лазерное излучение посылают а атмосферу и принимают рассе нное излучение, в атмосферу одновременно дополнительно посылают моноимпульс на другой длине волнь измен   его длительность до 10 до 10® с и

Г.7

9

интенсивность от 10 до 10 Вт/см , соблюда  при этом закономерность

I г С,

где г-длительность импульса; I - интенсивность импульса; С - посто нна , определ юща с  свойствами материала частоты, измер ют интенсивность рассе нного сигнала на частоте излучени  зондирующего пучка и по изменению этой интенсивности в услови х воздействи  и отсутстви  воздействи  мощного излучени  суд т о параметрах частиц.

При этом принимают ра ссе нное излуение не на комбинационной частоте зондирующего луча, а аэрозольное рассе ние

излучени  зондирующего луча, а об искомом параметре суд т по скачку интенсивности рассе нного излучени  зондирующего луча в присутствии импульса и без него, зна  св зь между длительностью импульса

и радиусом деформированной частицы

1

(1)

0

где р- плотность частицы;

у- коэффициент поверхностного нат жени  жидкости.

Известно, что по действием электромагнитного излучени  на поверхности жидкой частицы возникают как сжимающие, так и раст гивающие поверхностные усили , которые придают жидкой частице несферическую форму в присутствии мощности лазерного импульса.

0

Причем, характерное врем  изменени  формы частицы зависит от ее размера и дл  частиц радиуса от 1 до 10 мкм соответственно лежит в пределах от 10 до 10 с. Кроме

того, дл  изменени  формы частице необходима тем больша  интенсивность, чем меньше размер частицы, и дл  аналогичных частиц находитс  в пределах от 10 до 10 Вт/см .

Таким образом, изменением длительности дополнительного импульса от 10 до 10 с и одновременное изменение его интенсивности от 10 до 10 Вт/см приведет р. к последовательному приданию несферической формычастицам одного заданного размера , так как частицы больших размеров облучаютс  длинным импульсом, но с малой дл  более мелких частиц интенсивностью, а короткий импульс действует только на мел