WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 64 |

Приборы и методы контроля и мониторинга воздействия автотранспорта на атмосферный воздух северных городов

-- [ Страница 17 ] --

Все сказанное в значительной степени остается справедливым и по отношению к поведению кривых lgM( N ). Но и здесь есть своя особенность: если для РФ-кривых (рисунок 14) характерно монотонное уменьшение функции с ростом концентрации, то в случае ДПкривых (рисунок 13) наблюдается появление минимума. Монотонный спад РФ-кривых объясняется ростом величины сигнала при увеличении концентрации флуоресцирующих молекул. Существование минимума ДП-кривых можно понять из следующего рассуждения.

В области малых значений концентрации относительная ошибка измерений главным образом определяется ( N ) -зависимостью: поглощение мало и не оказывает заметного влияния на величину сигнала. При достаточно больших концентрациях, однако, поглощение может стать настолько значительным, что вызванное им ослабление и связанный с ним рост ошибки могут доминировать над ( N ) -спадом. Результатом конкуренции этих тенденций может стать эффективный рост ошибки и, следовательно, числа пар импульсов при данном отношении «сигнал-шум», начиная с некоторой концентрации N o.

Подводя итог, приходим к общему заключению: для проведения диагностики параметров атмосферы необходима оптимальная тактика зондирования. Такую программу оптимизации невозможно осуществить без детального знания функциональных возможностей лидара в данных метеорологических условиях. От этого зависит выбор метода, дистанционность и оценка оперативности зондирования. Сравнительный анализ, в целом, подтверждает вывод: оба рассмотренных метода скорее не исключают, а дополняют друг друга. В этой связи заманчивым представляется идея о создании всепогодного лидара, объясняющего преимущества обоих методов. Технически такая идея вполне осуществима, поскольку почти все импульсные моностатические лидары состоят из одних и тех же функциональных элементов и действуют подобным образом.

Анализ лидарной системы контроля атмосферы Разработка лидарных систем зарубежными фирмами началась с середины 1970-х годов.

В основном разрабатывались передвижные комплексы, использующие принцип комбинационного рассеяния и дифференциального поглощения. Лидарные системы производились в виде единичных экспериментальных приборов. Выходная энергия лазерного излучения в таких системах составляла до нескольких десятков джоулей, что ограничивало дальность действия таких систем по аэрозольным образованиям, NO2 и SO2 до 1,5-5 км.

Дальность действия лидаров комбинационного рассеяния составляла 100-200 м.

Современные лазерные средства дистанционного контроля атмосферы в зависимости от структуры функциональной схемы подразделяются на бистатические и моностатические системы [42,48-51,68,70-73,79-81,94,97,106,108,109,110,134,136].

В бистатической системе источник излучения лазер и приемное устройство разделены контролируемой средой, т.е. размещены по трассе измерений.

Бистатическая система имеет более высокую чувствительность и пространственное разрешение, но в тоже время имеет ограниченное применение, так как необходимо жесткое закрепление излучающего и приемного устройства и может быть использована только для стационарных систем.

В моностатической системе лазер и приемное устройство располагаются с одной стороны, а на другом конце трассы используется отражатель. При этом отражатель может быть специально изготовленным (уголковый отражатель, зеркало и др.) либо его роль выполняют объекты естественного происхождения (стена здания, поверхность рельефа, водная поверхность и др.). Кроме того, моностатическая система позволяет реализовать контроль без отражателя, принимая обратно рассеянное лазерное излучение от мишени контролируемой среды.

Моностатические лидары могут быть как коаксиальными, так и биаксиальными. В коаксиальной системе ось лазерного луча совпадает с оптической осью приемника, а в биаксиальной системе лазерный луч входит в поле зрения приемника только на некотором, заранее определенном расстоянии. Работа любого лидара основана на полном ослаблении за счет поглощения, рассеяния лазерного пучка на известном расстоянии.

Конструкция лидара и его функциональная схема в значительной степени зависит от типа и оптической схемы используемого телескопа. Наибольшее применение в лидарах получили отражательные (зеркальные) телескопы систем Ньютона, Грегори и Кассегрена.

При выборе типа телескопа в отдельных случаях предпочтение отдается системе Кассегрена из-за сочетания в ней компактности и большого фокусного расстояния.

Широкое применение начинают получать телескопы, в которых используются пластмассовые френелевские линзы большого диаметра, которые являются недорогими, легкими и компактными.

Эффективность контроля тех или иных характеристик атмосферы зависит, главным образом, от типа используемого лазера. Значительное влияние на эффективность работы лидара оказывают системы фотодетектирования и спектроаналитическая аппаратура.

Некоторые типы лазеров могут излучать импульсы, обладающие очень высокой пиковой мощностью, узкой полосой, малой длительностью и низкой угловой расходимостью. Лазеры с такими свойствами являются почти идеальными приборами для зондирования окружающей среды, но они должны работать при высокой частоте повторения импульсов. [42,48-51,68,70-73,79-81,94,97,106,108,109,110,134,136].

Для того, чтобы иметь более широкие возможности, следует использовать генерацию второй гармоники и параметрическое преобразование.

Твердотельные лазеры могут быть использованы по исследованию Мu и комбинационного рассеяния света.





Особый интерес для индикации параметров окружающей среды представляют мощные азотные лазеры, работающие на 337,1 нм. Благодаря короткой длине волны излучения азотного лазера он пригоден для возбуждения флуоресценции в различных материалах.

Разработка перестраиваемых лазеров на органических красителях привела к созданию методов возбуждения электронных переходов в атомах и молекулах и к использованию методов резонансного рассеяния и дифференциального поглощения для дистанционного зондирования. Инверсия населенности в красителе создается оптической накачкой при помощи импульсной лампы вспышки или другого лазера.

Для импульсного режима наиболее часто применяют азотный лазер.

Небольшую перестройку дают многие газовые лазеры высокого давления и некоторые полупроводниковые лазеры.

С точки зрения зондирования параметров окружающей среды перестраиваемые инфракрасные лазеры обладают тем достоинством, что многие вещества имеют колебательно-вращательные переходы, селективно возбуждаемые инфракрасным излучением. [42,48-51,68,70-73,79-81,94,97,106,108,109,110,134,136].

В области коротких волн (менее 300 нм) у многих веществ также имеется богатый набор переходов, однако отсутствие подходящих лазеров ограничивает диапазон их применения в дистанционном зондировании.

Разработка новых лазеров на основе галогенидных соединений инертных газов будет способствовать созданию целого класса лазеров, которые в состоянии обеспечить высокую мощность излучения при длине волны ниже 337 нм. Такие лазеры по своей сущности являются перестраиваемыми. Например, лазер на основе фторида криптона имеет мощность излучения 100 мВт в импульсе при 248,4 нм, а его выходное излучение можно перестраивать в пределах 4 нм.

дистанционного зондирования благодаря отсутствию солнечного фона при этих длинах волн, а также позволяют получить резонансное комбинационное рассеяние света; однако чрезвычайно высокая чувствительность живых организмов к такому излучению может помешать их использованию, за исключением ограниченных случаев.

Представляет интерес вариант использования для зондирования атмосферы твердотельных лазеров с пиротехнической накачкой на базе фосфатных стекол с неодимом (эрбием) или на основе гранатов типа ИСГГ. Такой лазер перспективен для лидарных систем в бортовом исполнении в связи с незначительным потреблением электрической энергии при малой массе и габаритах лазера. [42,48-51,68,70-73,79Наиболее эффективными широкополосными перестраиваемыми лазерами для дистанционного контроля атмосферы являются лазеры на красителях, которые позволяют инфракрасной.

Отечественной промышленностью серийно выпускаются широкополосные лазеры на жидких растворах красителей с ламповой и когерентной накачкой.

Лазеры на жидких растворах красителей позволяют получать импульсы с большой энергией (при ламповой накачке) и импульсы малой длительности (при когерентной накачке), и обеспечивают перестройку длин волн в широком диапазоне. Однако им присущи эксплуатационные недостатки, связанные с прокачкой красителя и возможностью испарения растворителя.

В последнее время ведутся обширные исследования по разработке твердотельных лазеров на красителях. [42,48-51,68,70-73,79-81,94,97,106,108,109,110,134,136].

Значительное число исследований в области разработки широкополосных лазеров на красителях находится на уровне создания новых активных сред на основе активированных красителями полимерных (термопластичных и термореактивных) матриц и до настоящего времени не вышли из рамок лабораторных исследований. Исключение составляет широкополосный лазер на основе активированного красителями ПММА.

государственного заочного технического университета при разработке твердотельных полимерных активных сред на красителях на эпоксиолигомерной и кремнийорганической матрице. Значительное повышение оптических характеристик данных активных сред было кремнийорганической матрице.

К настоящему времени разработаны лазерные газоанализаторы, в том числе для контроля СО, СО2, СН и серосодержащих компонентов, а также для установления размеров твердых частиц аэрозолей и других целей. Газоанализаторы на основе лазеров отличаются уникальной чувствительностью и быстродействием; к их числу относятся трассовые измерители концентраций различных газов, в том числе СО в атмосфере.

контроля атмосферы эффективностью обладают лазерные методы и средства дистанционного контроля.

Дистанционный лазерный контроль атмосферы, загрязненной автотранспортом, заметно ограничивает выбор методов и средств контроля; при этом основными факторами, которые необходимо учитывать при выборе методов и средств контроля, являются следующие:

1. Обеспечение возможности проведения контроля в полевых условиях.

2. Возможность использования автономного питания от аккумулятора или бортовой сети.

3. Транспортабельность и возможность переноски средств контроля.

4. Необходимость периодической калибровки и тарировки средств контроля в процессе проведения измерений.

5. Помехозащищенность средств контроля, вызванных сложными и нестабильными климатическими условиями окружающей среды (влажность, температура, солнечная радиация, смена направления ветра, давление и др.).

6. Наличие эталонных образцов для тарировки средств контроля.

Наибольшей эффективностью для оценки загрязнения атмосферы автомобильным транспортом обладают методы и средства интегрального дистанционного контроля. При этом контроль может проводиться как поперек, так и вдоль автомагистралей. При контроле в поперечном направлении величина дистанции, как правило, имеет небольшую величину и составляет не более 100 м (10-100 м). Наибольшей эффективностью для дистанционного контроля обладают лазерные методы и средства, которые при проведении контроля в поперечном направлении могут иметь в качестве источника излучения маломощные лазеры.



Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 64 |
 


Похожие работы:

« ЛЮБЧИК АННА НИКОЛАЕВНА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор Е.И. Крапивский САНКТ-ПЕТЕРБУРГ -2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАДИИ СИНТЕЗА ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИНОВ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ КОРРЕКЦИИ ЕГО ФРАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как ...»

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.