close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 14944

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 21/01 (2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ МАССЫ ДИОКСИДА
СЕРЫ В ВЕРТИКАЛЬНОМ СТОЛБЕ АТМОСФЕРЫ И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(21) Номер заявки: a 20091280
(22) 2009.09.02
(43) 2011.04.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт физики
имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Кабашников Виталий Павлович; Метельская Наталья Сергеевна (BY)
BY 14944 C1 2011.10.30
BY (11) 14944
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) КАБАШНИКОВ В.П. и др. Прикладная спектроскопия. - 2006. - Т. 73. № 4. - С. 525-529.
BY 6109 С1, 2004.
RU 2075066 C1, 1997.
RU 1407233 C, 1995.
SU 1831675 A3, 1993.
SU 1144036 A, 1985.
CN 1869653 A, 2006.
(57)
1. Способ определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе
атмосферы, заключающийся в том, что предварительно проводят дополнительную балансировку в условиях отсутствия озона между источником излучения и входной оптической
системой, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, дополнительный оптический фильтр, выделяющий полосу поглощения озона, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную
кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм·см, и уравнивают сигналы U1 и U2,
регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы; проводят дополнительную калибровку, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему,
дополнительный оптический фильтр, дополнительную калибровочную кювету с известной поглощающей массой озона m оз
0 , затем по двум каналам, один из которых содержит
Фиг. 1
BY 14944 C1 2011.10.30
корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм·см, и находят доU 3доп − U доп
доп
доп
4
полнительный коэффициент калибровки k 0
из выражения: k 0 =
, где
U 3доп
U 3доп и U доп
- сигналы, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кю4
ветой и в канале без корреляционной кюветы при проведении дополнительной калибровки; удаляют из оптического тракта дополнительную калибровочную кювету; проводят
измерение поглощающей массы озона в наклонном столбе атмосферы, в ходе которого
прямое излучение Солнца, прошедшее через атмосферу, пропускают через входную оптическую систему, дополнительный оптический фильтр, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм·см,
U 5доп − U 6доп
доп
доп
, где U 5доп и
находят коэффициент измерения k1
из выражения: k1 =
доп
U5
U 6доп - сигналы, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в
канале без корреляционной кюветы при измерении, и находят поглощающую массу озона
k доп
в наклонном столбе атмосферы mоз из выражения: m оз = 1доп m оз
0 ; проводят балансировку
k0
в условиях отсутствия диоксида серы между источником излучения и входной оптической
системой, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, оптический фильтр, выделяющий полосу поглощения диоксида
серы, дополнительную кювету с известной поглощающей массой озона mоз, затем по двум
каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм·см, и уравнивают сигналы U1 и U2, регистрируемые соответственно в
канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы; проводят калибровку, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, оптический фильтр, дополнительную кювету с известной
поглощающей массой озона mоз, калибровочную кювету с известной поглощающей массой диоксида серы m0, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм·см, и находят коэффициент
U − U4
, где U3 и U4 - сигналы, регистрируемые сооткалибровки k0 из выражения: k 0 = 3
U3
ветственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы
при проведении калибровки; удаляют из оптического тракта калибровочную кювету; проводят определение поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы, в ходе которого прямое излучение Солнца, прошедшее через атмосферу, пропускают
через входную оптическую систему, оптический фильтр, дополнительную кювету с известной поглощающей массой озона mоз, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм·см, находят
U − U6
коэффициент измерения k1 из выражения: k1 = 5
+ k к , где U5 и U6 - сигналы, региU5
стрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы, kк - корректирующий коэффициент, а поглощающую массу диоксида
k
серы в вертикальном столбе атмосферы m определяют из выражения: m = 1 m 0cosϕ , где
k0
ϕ - зенитный угол Солнца.
2. Устройство для определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном
столбе атмосферы, содержащее оптически связанные искусственный источник излучения,
2
BY 14944 C1 2011.10.30
выполненный с возможностью съема; входную оптическую систему для формирования
параллельного потока излучения; оптический фильтр, содержащий прямоугольный контур
пропускания с центром на длине волны 307 нм и полушириной 2,5 нм, выполненный с
возможностью замены на дополнительный оптический фильтр, содержащий прямоугольный контур пропускания с центром на длине волны 294 нм и полушириной 8,5 нм; дополнительную калибровочную кювету, выполненную с возможностью съема, содержащую
известную поглощающую массу озона m оз
0 ; дополнительную кювету, выполненную с
возможностью съема, содержащую известную поглощающую массу озона mоз; калибровочную кювету, выполненную с возможностью съема, содержащую известную поглощающую массу диоксида серы m0; систему для разделения потока излучения на два канала,
один из которых содержит корреляционную кювету, содержащую поглощающую массу
диоксида серы 1 атм·см; фотоприемники для регистрации сигналов в каждом из каналов и
систему обработки сигналов с фотоприемников.
Изобретение относится к области недисперсионной корреляционной спектроскопии и
может быть использовано для дистанционного измерения поглощающей массы диоксида
серы (SO2) в вертикальном столбе атмосферы.
Известны способы определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном
столбе атмосферы, основанные на измерениях спектральной интенсивности прямого, отраженного или рассеянного солнечного излучения в полосе поглощения диоксида серы [13]. Устройствами, реализующими эти способы, являются абсорбционные спектрометры,
позволяющие определять усредненные значения общего содержания SO2 в вертикальном
столбе атмосферы с погрешностью 5⋅10-4 атм⋅см - 1⋅10-3 атм⋅см, в то время как фоновое
содержание SO2 вдали от источников выбросов приблизительно равно 2⋅10-4 атм⋅см. Моментальные измерения являются недостоверными, за исключением детектирования выбросов вулканов и крупных антропогенных источников.
Известны способы определения поглощающей массы диоксида серы, основанные на
измерении разницы между интегральным поглощением в полосах поглощения диоксида
серы и вне их [4]. Эти способы реализуются с помощью дисперсионных корреляционных
устройств, содержащих диспергирующий элемент и маску, пропускающую излучение
только в полосах поглощения SO2. Основными недостатками дисперсионных корреляционных устройств и реализуемых с их помощью способов являются чувствительность к
механической вибрации и необходимость изготовления дорогостоящей маски, а также
низкая избирательность по отношению к посторонним примесям, имеющим линии (полосы) поглощения в спектральном интервале, используемом для определения содержания
диоксида серы.
Известны также способы определения поглощающей массы диоксида серы, основанные на измерении разницы в интегральном поглощении в полосах SO2 при различном содержании SO2 между источником и приемником излучения [5, 6]. Эти способы
реализуются с помощью недисперсионных корреляционных устройств, содержащих корреляционную кювету с известным количеством SO2 [5, 6]. Основным недостатком недисперсионных корреляционных устройств и реализуемых с их помощью способов является
низкая избирательность по отношению к посторонним примесям, имеющих линии (полосы)
поглощения в спектральном интервале, используемом для определения содержания SO2.
Ближайшим техническим решением к заявляемому (прототип) является способ определения поглощающей массы диоксида серы [7], включающий балансировку, калибровку,
измерение поглощающей массы диоксида серы в наклонном столбе атмосферы и определение поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы. Баланси3
BY 14944 C1 2011.10.30
ровку (установку нуля) проводят в условиях отсутствия между источником зондирующего
излучения и входом устройства диоксида серы или других веществ, поглощающих в спектральном интервале, выделяемом оптическим фильтром устройства. Излучение искусственного источника пропускают через оптический фильтр, выделяющий рабочий
спектральный интервал, в котором поглощает SO2, дополнительную кювету с озоном, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с диоксидом
серы, и уравнивают значения сигналов U1 и U2, регистрируемых соответственно в канале с
корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы. При проведении калибровки между источником зондирующего излучения и входом устройства помещают калибровочную кювету с диоксидом серы. Поток излучения искусственного источника
пропускают через калибровочную кювету, тот же оптический фильтр, что и при балансировке, дополнительную кювету, содержащую ту же поглощающую массу озона, что и при
балансировке, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету
с той же поглощающей массой SO2, что и при балансировке, и находят коэффициент каU − U4
либровки по формуле k 0 = 3
, где U3 и U4 - сигналы, регистрируемые соответU3 + U 4
ственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы. При
определении поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы калибровочную кювету и дополнительную кювету удаляют. Прямое излучение Солнца,
прошедшее через атмосферу, пропускают через тот же оптический фильтр, что и при балансировке и калибровке, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с той же поглощающей массой диоксида серы, что и при балансировке и
калибровке, и находят поглощающую массу диоксида серы на измерительной трассе по
k
U − U6
- коэффициент измерения, U5 и U6 - сигналы, региформуле m = 1 m 0 , где k1 = 5
k0
U5 + U6
стрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы.
Известно устройство реализации описанного способа (прототип) [7], содержащее искусственный источник излучения, выполненный с возможностью съема, входную оптическую систему, формирующую параллельный световой поток, оптический фильтр,
имеющий прямоугольный контур пропускания, центр на длине волны 300,7 нм и полуширину 2,3 нм, калибровочную кювету с известной поглощающей массой SO2, выполненную
с возможностью съема, дополнительную кювету с поглощающей массой озона 0,4 атм⋅см,
выполненную с возможностью съема, систему, разделяющую поток излучения на два канала, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой SO2 0,3
атм⋅см, фотоприемники для регистрации сигналов в каждом из каналов и систему обработки сигналов с фотоприемников.
Основным недостатком указанного способа и реализующего его устройства является
большая погрешность (может превышать 100 % при определении поглощающей массы
SO2 в вертикальном столбе атмосферы в незагрязненной атмосфере). Погрешность обусловлена поглощением озоном, полоса поглощения которого перекрывается с полосой поглощения SO2 и содержание которого в атмосфере может значительно изменяться.
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающих уменьшение погрешности определения поглощающей массы диоксида серы в
вертикальном столбе атмосферы при общем содержании SO2 в вертикальном столбе атмосферы 2⋅10-4 атм⋅см и выше, что соответствует естественному общему содержанию SO2 в
незагрязненной атмосфере.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы, заключается в том, что
предварительно проводят дополнительную балансировку в условиях отсутствия озона
4
BY 14944 C1 2011.10.30
между источником излучения и входной оптической системой, в ходе которой излучение
искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, дополнительный оптический фильтр, выделяющий полосу поглощения озона, затем по двум каналам,
один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы, и уравнивают сигналы U1 и U2, регистрируемых соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы, проводят дополнительную
калибровку, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, дополнительный оптический фильтр, дополнительную калибровочную кювету с известной поглощающей массой озона mоз0, затем по двум каналам,
один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм⋅см, и находят дополнительный коэффициент калибровки из выражения
U доп 3 − U доп 4
k доп 0 =
, где U доп3 и U доп 4 - сигналы, регистрируемые соответственно в
доп
U 3
канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы при проведении
дополнительной калибровки; удаляют из оптического тракта дополнительную калибровочную кювету; проводят измерение поглощающей массы озона в наклонном столбе атмосферы, в ходе которого прямое излучение Солнца, прошедшее через атмосферу,
пропускают через входную оптическую систему, дополнительный оптический фильтр, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей
массой диоксида серы 1 атм⋅см, находят коэффициент измерения из выражения
U доп 5 − U доп 6
доп
k 1=
, где U доп5 и U доп 6 - сигналы, регистрируемые соответственно в
доп
U 5
канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы при измерении,
и находят поглощающую массу озона mоз0 в наклонном столбе атмосферы из выражения:
k доп1
m оз = доп m оз0 ; проводят балансировку в условиях диоксида серы между источником
k 0
излучения и входной оптической системой, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, оптический фильтр, выделяющий полосу поглощения диоксида серы, дополнительную кювету, с известной
поглощающей массой азона, затем по двум каналам, один из который содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм⋅см, и уравнивают сигналы
U1 и U2, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале
без корреляционной кюветы проводят калибровку, в ходе которой излучение искусственного источника пропускают через входную оптическую систему, оптический фильтр, дополнительную кювету с известной поглощающей массой азона, калибровочную кювету с
известной поглощающей массой диоксида серы m0, затем по двум каналам, один из которых содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида серы 1 атм⋅см, и
U − U4
находят коэффициент калибровки k0 из выражения: k 0 = 3
, где U3 и U4 - сигналы,
U3
регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы при проведении калибровки; удаляют из оптического тракта калибровочную кювету; проводят определение поглощающей массы диоксида серы в
вертикальном столбе атмосферы, в ходе которого прямое излучение Солнца, прошедшее
через атмосферу, пропускают через входную оптическую систему, оптический фильтр,
дополнительную кювету с известной поглощающей массой mоз, затем по двум каналам,
один из который содержит корреляционную кювету с поглощающей массой диоксида сеU − U6
, где U5 и U6 ры 1 атм⋅см, находят коэффициент измерения k1 из выражения k1 = 5
U5
5
BY 14944 C1 2011.10.30
сигналы, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале
без корреляционной кюветы, kк - корректирующий коэффициент, а поглощающую массу
диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы определяют из выражения
k
m = 1 m 0 cos ϕ , где ϕ - зенитный угол Солнца.
k0
Устройство для определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном
столбе атмосферы, содержащее оптически связанные искусственный источник излучения,
выполненный с возможностью съема, входную оптическую систему для формирования
параллельного потока излучения, оптический фильтр, содержащий прямоугольный контур
пропускания с центром на длине волны 307 нм и полушириной 2,5 нм, выполненный с
возможностью замены на дополнительный оптический фильтр, содержащий прямоугольный контур пропускания с центром на длине волны 294 нм и полушириной 8,5 нм, дополнительную калибровочную кювету, выполненную с возможностью съема, содержащую
известную поглощающую массу азона, дополнительную кювету, выполненную с возможностью съема, содержащую известную поглощающую массу азона, калибровочную кювету, выполненную с возможностью съем, содержащую известную поглощающую массу
диоксида серы, систему для разделения потока излучения на два канала, один из которых
содержит корреляционную кювету, содержащую поглощающую массу диоксида серы 1
атм⋅см, фотоприемники для регистрации сигналов в каждом из каналов и систему обработки сигналов с фотоприемников.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства при работе в режиме дополнительной балансировки;
на фиг. 2 показана блок-схема предлагаемого устройства при работе в режиме дополнительной калибровки;
на фиг. 3 показана блок-схема предлагаемого устройства при работе в режиме измерения поглощающей массы озона в наклонном столбе атмосферы;
на фиг. 4 показана блок-схема предлагаемого устройства при работе в режиме балансировки;
на фиг. 5 показана блок-схема предлагаемого устройства при работе в режиме калибровки;
на фиг. 6 показана блок-схема предлагаемого устройства при работе в режиме определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы;
на фиг. 7 показана зависимость значения выходного сигнала предлагаемого устройства от общего содержания диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы.
Предлагаемый способ осуществляется устройством (фиг. 1-6), которое состоит из искусственного источника излучения 1, входной оптической системы 2, формирующей параллельный поток излучения, дополнительного оптического фильтра 3, имеющего
прямоугольный контур пропускания, центр на длине волны 294 нм и полуширину 8,5 нм,
системы 4, разделяющей поток излучения на два канала, корреляционной кюветы 5, содержащей поглощающую массу диоксида серы 1 атм⋅см, фотоприемников 6, 7, электронной системы обработки сигналов 8, дополнительной калибровочной кюветы 9,
содержащей известную поглощающую массу озона, оптического фильтра 10, имеющего
прямоугольный контур пропускания, центр на длине волны 307 нм и полуширину 2,5 нм,
дополнительной кюветы 11, содержащей поглощающую массу озона mоз, и калибровочной кюветы 12, содержащей известную поглощающую массу диоксида серы.
Первой операцией способа является дополнительная балансировка (установка нуля).
Дополнительную балансировку проводят в условиях отсутствия между источником излучения и входом устройства озона или других веществ, поглощающих в спектральном интервале, выделяемом дополнительным оптическим фильтром устройства. Излучение
искусственного источника 1 (фиг. 1) пропускают через входную оптическую систему 2,
6
BY 14944 C1 2011.10.30
дополнительный оптический фильтр 3, выделяющий рабочий спектральный интервал, в
котором поглощает озон, затем с помощью системы 4 разделяют поток излучения на два
канала. Один поток пропускают через корреляционную кювету 5, содержащую диоксид
серы, и фокусируют на фотоприемнике 6, второй поток фокусируют на фотоприемнике 7.
С помощью электронной системы обработки 8 уравнивают сигналы U1 и U2, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной
кюветы.
Второй операцией способа является дополнительная калибровка. В оптический тракт
устройства вводят дополнительную калибровочную кювету 9 с известным содержанием
озона. Излучение искусственного источника 1 пропускают через входную оптическую систему 2, дополнительный оптический фильтр 3, дополнительную калибровочную кювету
9, затем с помощью системы 4 разделяют поток излучения на два канала. Один поток пропускают через корреляционную кювету 5, содержащую диоксид серы, и фокусируют на
фотоприемнике 6, второй поток фокусируют на фотоприемнике 7. Дополнительный коэфU доп 3 − U доп 4
, где U доп3 и U доп 4 - сигфициент калибровки находят по формуле k доп 0 =
доп
U 3
налы, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без
корреляционной кюветы. После осуществления операции дополнительную калибровочную кювету удаляют из оптического тракта устройства.
Третьей операцией способа является измерение поглощающей массы озона в наклонном столбе атмосферы. Прямое излучение солнца, прошедшее через атмосферу, собирают
входной оптической системой 2, пропускают через дополнительный оптический фильтр 3,
затем с помощью системы 4 разделяют поток излучения на два канала. Один поток пропускают через корреляционную кювету 5, содержащую диоксид серы, и фокусируют на
фотоприемнике 6, второй поток фокусируют на фотоприемнике 7. Поглощающую массу
k доп1
озона в наклонном столбе атмосферы определяют по формуле m оз = доп m оз0 , где
k 0
доп
доп
U 5 −U 6
k доп1 =
- коэффициент измерения, U доп5 и U доп 6 - сигналы, регистрируедоп
U 5
мые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной
кюветы, m оз 0 - поглощающая масса озона в дополнительной калибровочной кювете.
Четвертой операцией способа является балансировка (установка нуля). Дополнительный оптический фильтр, выделяющий полосу поглощения озона, заменяют на оптический
фильтр, выделяющий полосу поглощения диоксида серы. Балансировку проводят в условиях отсутствия между источником излучения и входом устройства диоксида серы или
других веществ, поглощающих в спектральном интервале, выделяемом оптическим фильтром устройства. Излучение искусственного источника 1 пропускают через входную оптическую систему 2, оптический фильтр 10, дополнительную кювету 11, содержащую
озон, затем с помощью системы 4 разделяют поток излучения на два канала. Один поток
пропускают через корреляционную кювету 5, содержащую диоксид серы, и фокусируют
на фотоприемнике 6, второй поток фокусируют на фотоприемнике 7. С помощью электронной системы обработки 8 уравнивают сигналы U1 и U2, регистрируемые соответственно в канале с корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы.
Пятой операцией способа является калибровка. В оптический тракт устройства вводят
калибровочную кювету 12 с известным содержанием диоксида серы. Излучение искусственного источника 1 пропускают через входную оптическую систему 2, оптический
фильтр 10, дополнительную кювету 11, калибровочную кювету 12, затем с помощью системы 4 разделяют поток излучения на два канала. Один поток пропускают через корреляционную кювету 5, содержащую диоксид серы, и фокусируют на фотоприемнике 6,
7
BY 14944 C1 2011.10.30
второй поток фокусируют на фотоприемнике 7. Коэффициент калибровки определяют по
U − U4
формуле k 0 = 3
, где U3 и U4 - сигналы, регистрируемые соответственно в канале с
U3
корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы. После осуществления
операции калибровочную кювету удаляют из оптического тракта устройства.
Шестой операцией способа является определение поглощающей массы диоксида серы
в вертикальном столбе атмосферы. Прямое излучение солнца, прошедшее через атмосферу, собирают входной оптической системой 2, пропускают через оптический фильтр 10,
дополнительную кювету 11, затем с помощью системы 4 разделяют поток излучения на
два канала. Один поток пропускают через корреляционную кювету 5, содержащую диоксид серы, и фокусируют на фотоприемнике 6, второй поток фокусируют на фотоприемнике 7. Поглощающую массу диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы определяют
k
по формуле m = 1 m 0 cos ϕ , где k0 - коэффициент калибровки, m0 - поглощающая масса
k0
U − U6
+ kк диоксида серы в калибровочной кювете, ϕ - зенитный угол Солнца, k1 = 5
U5
коэффициент измерения, U5 и U6 - сигналы, регистрируемые соответственно в канале с
корреляционной кюветой и в канале без корреляционной кюветы в процессе измерения, kк
- корректирующий коэффициент, рассчитанный известным методом нелинейного интегрирования [8] с использованием банков спектральных данных [9] по формуле
λ2
∫
kк = 1−
λ1
λ2
λ2
I 0 τ ф ( λ ) τ к ( λ ) dλ ∫ I с τ ф ( λ ) dλ
λ2
λ1
, где I0 - спектральная облученность, создаваемая ис-
∫ I 0 τ ф ( λ ) dλ ∫ I с τ ф ( λ ) τ к ( λ ) dλ
λ1
λ1
кусственным источником излучения на входе радиометра, Iс - спектральная облученность,
создаваемая Солнцем на верхней границе атмосферы, τф(λ) - коэффициент пропускания
фильтра, выделяющего полосу поглощения диоксида серы; τк(λ) - коэффициент пропускания корреляционной кюветы; λ - длина волны; λ1, λ2 - длины волны нижней и верхней
соответственно, границы полосы пропускания оптического фильтра, выделяющего полосу
поглощения диоксида серы.
Возможность осуществления предлагаемого устройства и решения поставленной задачи подтверждается численным экспериментом, результаты которого представлены на
фиг. 7. Сплошная линия показывает зависимость значения коэффициента калибровки от
поглощающей массы диоксида серы, штриховая линия показывает зависимость значения
коэффициента измерения от поглощающей массы диоксида серы в атмосфере при максимальном для средних широт отклонении, вызванном изменением содержания озона в атмосфере. Как видно из фиг. 7, погрешность измерений, вызванная отличием
коэффициента измерения от коэффициента калибровки, не превышает 10 %.
Указанная последовательность выполнения операций и расположение и характеристики элементов устройства обеспечивают значительное уменьшение погрешности определения поглощающей массы диоксида серы в вертикальном столбе атмосферы при общем
содержании SO2 в вертикальном столбе атмосферы 2⋅10-4 атм⋅см и выше, что соответствует естественному общему содержанию SO2 в незагрязненной атмосфере.
Источники информации:
1. SCIAMACHY on ENVISAT / IUP-IFE Bremen [Electronic resource]. - Mode of access:
http://www.iup.uni-bremen.de/sciamachy/index.html.
8
BY 14944 C1 2011.10.30
2. Initial validation of GOME-2 GDP 4.2 SO2 total columns (OTO/SO2) Bremen [Electronic resource]. - Mode of access: http://wdc.dlr.de/sensors/gome2/TN-IASB- GOME2-03MSAFORR-B_SO2-vlrl.pdf.
3. EOS Aura Ozone Monitoring Instrument (OMI) OMSO2 README File / N.A. Krotkov
[et al] // Goddard Space Flight Center [Electronic resource]. - 2006. - December 20. - Mode of
access: http://avdc.gsfc.nasa.gov/index.php?site = 380914596.
4. Davies J.H., Barringer A.R., Dick R. Gaseous correlation spectrometric measurements.
Optical and Laser Remote Sensing / Ed. by D.K. Killinger and A. Mooradian. - Berlin: SpringerVerlag, 1983. - P. 90-96.
5. Николаев А.Н. Метрологические характеристики корреляционного недисперсионного радиометра с газовыми фильтрами. Дистанционный мониторинг загрязнения атмосферы и выбросов: Тр. ин-та прикладн. геофизики. - М.: Гидрометеоиздат, 1991. - Вып. 78. С. 68-80.
6. Beloborodov V.V. Method of spectral compensation and its application in the ultraviolet
for sulfur dioxide control with a gas-filter correlation instrument // Appl. Opt. - 2002. - Vol. 41. No 18. - P. 3517-3522.
7. Кабашников В.П., Метельская Н.С. Помехоустойчивость пассивного метода недисперсионной корреляционной спектроскопии при определении содержания SO2 в атмосфере // Прикладная спектроскопия. - 2006. - Т. 73. - № 4. - С. 525-529.
8. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. - М.: Советское радио, 1970. - 496 с.
9. Institute of Inveronmental Physics [Electronic resource]. - Mode of access:
http://www.iup.physik.uni-bremen.de.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
9
BY 14944 C1 2011.10.30
Фиг. 6
Фиг. 7
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
213 Кб
Теги
14944, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа