Открытый доступ
Только для подписчиков
Измерение концентрации молекул водорода в атмосфере: компьютерное моделирование лидарного уравнения для дифференциального поглощения и рассеяния
https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-11-38-43
Аннотация
Рассмотрены вопросы повышения точности лидарных измерений концентрации молекул водорода в атмосфере. Выполнено компьютерное моделирование лидарного уравнения для дифференциального поглощения и рассеяния молекулами водорода при вертикальном зондировании атмосферы на высоту не более 1500 м, при моделировании учтены соотношения полуширин линий генерации лазеров и аппаратной функции лидара. Приведена оптическая схема лидара дифференциального поглощения и рассеяния с двух волновым лазерным излучателем, одна длина волны излучения которого совпадает с максимумом полосы поглощения исследуемой молекулы, а другая находится вне этой полосы. С применением компьютерного моделирования показано, что относительная погрешность измерения лидарного сигнала дифференциального поглощения и рассеяния при зондировании молекул водорода в атмосфере резко уменьшается на расстоянии зондирования менее 50 м. На расстоянии зондирования более 800 м относительная погрешность остаётся практически неизменной и не превышает 0,02. Полученные результаты можно использовать для разработки лидаров дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования молекул водорода в атмосфере.
Об авторах
В. Е. Привалов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия
Россия
Вадим Евгеньевич Привалов
Санкт-Петербург
В. Г. Шеманин
Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова (филиал в г. Новороссийске);
Новороссийский политехнический институт (филиал) Кубанского государственного технологического университета
Россия
Россия
Валерий Геннадьевич Шеманин
Новороссийск
Список литературы
1. Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Лидарная система комбинационного рассеяния света для зондирования молекул водорода в атмосфере // Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130. Вып. 3. С. 395–399. https://doi.org/10.21883/OS.2022.03.52168.2707-21
2. Коллис Р. Т. Х., Хинкли Э. Д., Инаба Х. и др. Лазерный контроль атмосферы / Под ред. Э. Д. Хинкли; Пер. с англ. Ю. Ф. Аршинова, под ред. В. Е. Зуева. М.: Мир, 1979. 416 с.
3. Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Оптимизация лидара дифференциального поглощения и рассеяния для зондирования молекулярного водорода в атмосфере // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. Вып. 8. С. 65–68.
4. Nevzorov A. A., Romanovskii O. A., Sadovnikov S. A., Yakovlev S. V., Kharchenko O. V., Kravtsova N. S., Geints I. Yu., Romanovskii Ya. O., Optical Memory and Neural Networks, 2021, vol. 30, no. 2, рр. 97–104. https://doi.org/10.3103/S1060992X21020041
5. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование: Пер. с англ. И. Г. Городецкого, В. В. Филюшкина, под ред. А. Б. Карасева. М. Мир. 1987. 550 с.
6. Weitkamp C. (ed.), Lidar: range-resolved optical remote sensing of the atmosphere (SSOS, vol. 102), New-York, Springer Science, Business Media Inc, 2005, 455 p. https://doi.org/10.1007/b106786
7. Креков Г. М., Крекова М. М., Суханов А. Я., Лисенко А. А. Лидарное уравнение для широкополосного оптического излучения // Письма в Журнал технической физики. 2009. Т. 35. Вып. 15. С. 8–15.
8. Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Измерение мощности упругого рассеянии атмосферного аэрозоля реальным лидаром // Измерительная техника. 2014. № 4. C. 19–21.
9. Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Лидарное уравнение с учетом конечной ширины линии генерации лазера // Известия РАН. Серия Физическая. 2015. Т. 79. № 2. С. 170–180.
10. Зуев В. В., Катаев М. Ю., Макогон М. М., Мицель А. А. Лидарный метод дифференциального поглощения. Cовременное состояние исследований // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 8. № 8. С. 1136–1164.
11. Справочник по лазерам / Под ред. А. М. Прохорова. В 2-х томах. Т. 1. М.: Советское радио, 1978. 504 c.
12. Sigimoto N., Sims N., Chan K., Killinger D. K., Optics Lett., 1990, vol. 15, no. 8, рр. 302–304. https://doi.org/10.1364/OL.15.000302
13. Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Параметры лидаров для дистанционного зондирования газовых молекул и аэрозоля в атмосфере. СПб.: Балтийское ГТУ «ВОЕНМЕХ», 2001. 56 c.
14. Глазов Г. Н. Статистические вопросы лидарного зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987. 308 с.
15. Донченко В. А., Кабанов М. В., Кауль Б. В., Самохвалов И. В. Атмосферная электрооптика. Томск: Изд-во НТЛ, 2010. С. 178–181.
16. Борейшо А. С., Евдокимов И. М., Ивакин С. В. Лазеры. Применения и приложения / Под ред. А. С. Борейшо. СПб.: Лань, 2016. 520 c.
17. Справочник по лазерам / Под ред. А. М. Прохорова. В 2-х томах. Т. 2. М.: Советское радио, 1978. 512 с.
18. Аксененко М. Д., Бараночников М. Л. Приёмники оптического излучения. М.: Радио и связь, 1987. 296 c.
19. Привалов В. Е., Шеманин В. Г. Точность лидарных измерений концентрации молекул гидрофторида в атмосферном пограничном слое // Измерительная техника. 2020. № 7. С. 29–33. https:/doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-7-29-33
Рецензия
При поддержке: работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты №№ 19-42-230004, 19-45-230009).
Для цитирования:
Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Измерение концентрации молекул водорода в атмосфере: компьютерное моделирование лидарного уравнения для дифференциального поглощения и рассеяния. Измерительная техника. 2022;(11):38-43. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-11-38-43
For citation:
Privalov V.E., Shemanin V.G. The concentration measurement of hydrogen molecules in the atmosphere: lidar equation computer simulation for the differential absorption and scattering. Izmeritel`naya Tekhnika. 2022;(11):38-43. (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-11-38-43
Просмотров: 14
Послать статью по эл. почте 