Docstoc

As.060508

Document Sample
As.060508 Powered By Docstoc
					        ВОПРОСЫ КОМБИНИРОВАНИЯ ПРИНЦИПА
   ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ АБСОРБЦИОННОЙ
     СПЕКТРОСКОПИИ С ПРИНЦИПОМ ТРЕХВОЛНОВЫХ
   ИЗМЕРЕНИЙ С ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

                         НАКА, НИИ АИ
      Магеррамов И.Ш., Мамедбейли А.Г., Алиева С.С., Райи А.П.

     В настоящее статье мы рассмотрим возможность повышения точности
оценки результатов измерения приборов реализующих принцип
дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (ДОАС)
путем комбинирования принципа ДОАС с двухпараметрической
модификацией ранее предложенного принципа трехволновых измерений
[1].
     Предварительно считаем необходимым отметить приблизительность
анализа проведенного в [2] по следующим двум причинам.
     1. В диапазоне 280 – 300 нм оптическая плотность аэрозоля
принципиально нелинейная и зависит от длины волны.
     2. В указанном диапазоне оптическая плотность релеевского
рассеяния также нелинейна, зависит от длины волны оптического
излучения и достаточно существенна, чтобы учесть его влияние для
озонометрических измерений экологического контроля.
     Покажем,        что      комбинирование                      принципа ДОАС     и
двухпараметрической модификации трехволнового принципа позволяет
полностью исключить влияние двух вышеуказанных факторов на точность
измерения.
     Как и в [3], величину сигнала, зарегистрированного на входе
фотоприемника вычислим по следующей формуле:
                                 S  g   R I  e x p    ,              (1)
где g - геометрический фактор прохождения оптического луча, не
зависящий от длины волны;   - спектральная чувствительность; R -
коэффициент отражения зеркала;   - суммарная оптическая толщина,
определяемая как
                            оз    mol    аэр   ,               (2)
где  оз   - оптическая толщина озона на трассе;  mol   - оптическая
толщина релеевского рассеяния;  аэр  - оптическая толщина аэрозоля.
     Допустим, что осуществляются 3-х волновые измерения общего
содержания озона по горизонтальной трассе. Базовой при таких
измерениях формулой является формула Бугера – Бера
                                 I1  I 0 e    X  1m1    m2  ,       (3)
где I1 - интенсивность солнечного луча на уровне земли, I 0 - Солнечная
постоянная;   - коэффициент поглощения озона;  - оптическая масса
                                                                                                           2
озона; X - общее количество озона в атмосфере;   ,   - соответственно
оптические плотности релеевского рассеяния и аэрозоля; m1 ,m2 -
соответственно оптические массы релеевского рассеяния и аэрозоля.
Общая функция трехволнового измерителя предлагается в следующем
виде
                                                                     I 1  1  I 3  2
                                                                            k           k

                                     F I 1 , I 2 , I 3                         .            (4)
                                                                            I 2 
      С учетом (3) и (4) имеем
                                 I 0 1  1  I 0 3  2
                                          k             k

F I 1 , I  2 , I 3                              e xp  k1  X 1    1    1  
                                         I 0 2 
 k 2  X 3    3    X  2     2     2  
                                                                       (5)
     Из последнего выражения находим условия раздельного исключения
 1  и  i , i 1, 3 :
                                    k1  1  k 2  3   2  , (6)
                                    k1 1  k2  3   2  .   (7)
     Совместное решение (6) и (7) дает величины k1 и k 2 при которых
влияние молекулярного рассеяния и аэрозоля полностью уничтожается.
     Совместное решение (6) и (7) дает следующие значения k1 и k 2
                                   1  2    2  1 
                             k2                                     , (8)
                                   3   1    3  1 
                                   2  3    3   2 
                             k1                                     . (9)
                                   3   1    3  1 
     С учетом сильной раздельной коррелированности    и    по 
при малых различиях между 1 , 2 и 3 можно прийти к выводу, что
величины k1 и k2 являются постоянными коэффициентами, не зависящими
от флуктуаций  и  .
     С учетом (6) и (7) выражение (5) приобретает следующий вид:

       F I1 , I 2 , I 3  I э 1 , 2 , 3 , k1 , k2  e x p  X  1 , 2 , 3 , k1 , k2  ,   (10)
где
                                                                       I 0 1  1  I 0 3  2
                                                                                k            k

                                    I э 1 , 2 , 3 , k1 , k 2  
                                                             . (11)
                                                   I 0 2 
                       k1 1   k2 3   2  .     (12)
   С учетом (1) сигнал с рабочей трассы на выходе фотоприемника
может быть вычислен следующим образом:

       S  g l   R I э 1 , 2 , 3 , k1 , k2  e x p  X l  1 , 2 , 3 , k1 , k2   .     (13)
                                                                                                          3
    Сигнал с эталонной трассы на выходе фотоприемника может быть
вычислен следующим образом:
     S 0  g 0   R I э 1 , 2 , 3 , k1 , k 2  e x p  X 0  1 , 2 , 3 , k1 , k 2   . (14)
                                      S
    Вычислим отношение l :
                                      S 0
                         S l       gl
                                         e xp   X l  X 0    1 , 2 , 3 , k1 , k 2  .    (15)
                         S 0       g0
      Прологарифмируя (15) имеем
                                                       gl
                         l n S l  l n S 0  l n            X    1 , 2 , 3 , k1 , k 2  .   (16)
                                                       g0
      Обозначив:
                                                       S 0  S l  z ;
                                                           g
                                                       l n 0 G
                                                           gl
имеем
                       z  G   X  1 , 2 , 3 , k1 , k 2 .        (17)
    Наиболее нестабильными в (17) показателями являются G и  X .
    Для минимизации влияния нестабильностей G и  X на результат
измерения, как и в [2] можно предложить осуществление многоволновых
измерений и дальнейшее вычисление  X с использованием процедуры
метода наименьших квадратов.
    В    заключение     отметим,     что        трехволновый      принцип    с
двухпараметрической коррекцией измерений также может быть
использован в ДОАС измерителях с электронной фильтрацией НЧ
составляющей, что указывает на универсальный характер предложенной
модификации ДОАС технологии.

1. Асадов Х.Г., Исаев А.А. Общая теория трехволновых озонометрических
измерений // Измерительная техника, 2005, № 8, с. 66-68.
2. A. Smirnov, B.N. Holben, O. Dubovik, N.T. O’Neill. Atmospheric Aerosol
Optical Properties in the Persian Gulf // Journal of the Atmospheric Sciences.v.
59, February 2002, p. 620 – 634.
3. www.eridan.mega.ru/Documents/doas_ru_4r_pub_ru.pdf.
  С.С. Хмелевцов, В.А. Коршуков, А.М. Вдовенков. Ультрафиолетовый
трассовый газоанализатор «ДОАС-4Р».

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:13
posted:3/24/2010
language:Russian
pages:3