Способ определения концентрации газов и паров

Способ определения концентрации газов и паров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) 00

9489 А1

0 О1 М 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (4b) 15. 12.92. Бил. У 46 (21) 3952955/25 (22) 09.07.85 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР и Сибирский физико-технический институт им. В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете им. В.В.Куйбьппева (72) Ю.В.Кистенев и Ю.Н.Пономарев (56) Зуев В.Е., Покасов B.Â., Пхалагов Ю,А., Соснин A.Â., Хмелевцев С.С.

Известия АН СССР, сер. "Физика атмосферы и океанов" — 1968, т.4. 11 1.

Захаров В.М., Костько О.К. Метеорологическая лазерная локация. — Л.:

Гидрометеоиэдат, 1977, с.68-73, 7981. / (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ГАЗОВ И ПАРОВ (57) Изобретение относится к лазерному газовому анализу и может быть использовано для контроля содержания газов и паров в газовых смесях и атмосфере. Целью изобретения является повышение точности и оперативности определения концентрации газов и паров. Сущность изобретения состоит в том, что среду зондируют последовательно двумя импульсами электромагнитного излучения разной длительности на длине волны линии поглощения исследуемого газа или пара. По различию в ослаблении этих двух импульсов с помощью соответствующего соотношения находят искомую концентрацию газа или пара. За счет использования эффектов нестационарности поляризации среды, проявляющейся при зондировании а ф весьма короткими импульсами электромагнитного излучения, исключается необходимость в измерении поглощения на разных длинах волн, что позволяет избавиться от погрешностей, связанных с нерезонансными потерями.

1369«89

1 и

t. g

Ф

Г fii(dr) где pW- разность частоты эондировапоглощения;

à — полуширина линии поглощения.

Концентрацию газа определяют по измеренным значениям интенсивности

10 прошедшего через среду излучения.

При зондировании более длинным импульсом (длительностью С,) в среде реализуется стационарный коэффициент поглощения К ц . В случае зондирования коротким импульсом поглощение

2 в среде не успевает вырасти до стационарного значения и определяется выражением для коэффициента К поглощения при нестационарном взаимодей20 ствии:

-г(77- г)с)

К=К с,„„(1-е (cos(4ы(".z-z/с))—

-дя/Гв1п(лы (

25 среды; с — скорость света.

Укаэанные выражения вытекают иэ уравнений Максвелла для случая линейной резонансной поглощающей среды.

Зная сечение поглощения о эондируемой линии исследуемого газа, концентрацию N газа определяют по формуле

1п (12/Z,)

N — -- — ---- —------ 1 " - Z ) г Дм)

Ъ

1 «(id(С -z/c;)) — --sin(4u>(-z/c)))

Г 2

Формула изобретения при первом и втором зондированиях соответственно.

Технические преимущества изобретения заключаются в том, что не требуется перестраивать частоту источника зондирующего излучения (лазера) или испольэовать два источника, генери50 рующих на различных длинах волн. При

Способ определения концентрации газов и паров, включающий зондирование среды импульсом электромагнитного излучения с частотой, принадлежащей интервалу частот контура аналитической линии поглощения, измерение интенсивности прошедшего через среду импульса электромагнитного излучения, повторное зондирование импульсом электромагнитного излучения, интенсивность которого равна интенсивности при первом зондировании, и измерение интенсивности прошедших через среду импульсов электромагнитного излучения, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения оперативности и точности измерений, частоту электэтом устраняются погрешности, связанные с перезонансными потерями. Кроме того, при реализации способа резко снижаются требования к шиРине пропус- 55 кания приемника излучения, что приводит к увеличению отношения сигнал/

/шум, а следовательно, к увеличению точности измерений.

Изобретение относится к лазерному газовому анализу и может быть использовано для контроля содержания раэличных газов в газовых слоях и атмосфере.

Пелью изобретения является повыше— ние оперативности и точности измерений.

Физическая основа способа состоит в том, что поляризация среды, отсутствующая до прихода импульса электромагнитного излучения, не возникает мгновенно под действием импульса. Поэтому коэффициент резонансного поглощения среды в случае прохождения очень коротких импульсов будет отличаться от коэффициента резонансного поглощения при зондировании более длинным импульсом.

Способ заключается в следующем.

В среду, содержащую исследуемый гаэ, посылают импульс оптического излучения фиксированной частоты, попадающей в контур линии поглощения исследуемого газа. Повторное зондирование выполняют с помощью импульса оптического излучения равной интенсивности на той же частоте. При первом и втором зондировании длительности импульсов, и соответственно выбирают раэличнымн, исходя иэ условий:

Ф./ ь2 10 где 1 и I — измеренные интенсивно1 сти импульсов излучения ния и частоты центра линии

1369489 зондировании соотнетI

1п (Z Ï,) -г(и -2(ñ1 Ь|" 1

zhe fcos(4up (Р -z/c)) — -- н1п gu)(i -z/с)1

Г l

Составитель P.Èâàíîâ

Техред А.1{равчук Корректор А.Зимокосрв

Редактор О.Стенина

Тир ал Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Заказ 564

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ромагнитного излучения при понторном зондировании ныбирают равной частоте при первом зондировании, длительность зондирующих импульсов выбирают из

5 условий:

1 б/ 10

Ьг

У г А+ (вы/г) где C и С вЂ” длительности импульсов 1ð а к при первом и втором . или где 1, и I — измеренные интенсивности прошедших импульсов излучения при первом и втором зондированиях соответственно, стненно; разность частот зондирующего излучения и центра аналитической линии поглощения;

à — полуширина аналитической линии поглощения, онцентрацию М исследуемого газа пара определяют по соотношению

6 — сечение поглощения на аналитической линии; с — скорость света;

z — длина зондируемого участка газоной среды.