Способ измерения концентрации газа

(О и 01 Г 1 21/31 я 5 6 05 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О А(54)(57)РАЦИИ ГАЗ и в пропускаерез исследуонцентрациианению этого СОСТОЯ лучения ричем о распрос следуем иЙся азерного иую среду,а судят по и с лучения в ил и ч а ю щ с цетел 1, ч а заключаетс СТ Ь СПОСО концентр щества Опре ния зондиру которого со ия исследуе ол, что еляют по с о излучен ает с лин частота й поглощеС ( осооа зме ег ут ст вующим льность из низкая чувствит з-за шумов прие газами мерени ных у ои меяется польности Целью изобретенияние точности и чувст рении.Поста что чере кают поп ленная цель достиисследуемую сред рно пикосекундные тических излучени пропус- импульсы частотыделахглощения монохрома которых и +1 сл- о ерестраивают а пт частоты линии СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ И СТИЧ Е С КИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 21) 2541498/2522) 12.10.7746) 15.02,93. Бюл, 1 Г 671) Институт оптики атмосферССР72) О.Л.Копытин и С.А.Иишиги СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕ Изобретение относится к способамизмерения излучением концентрации газов и может быть использовано для измерения концентрации газов атмосферы,например, при решении задач, связанных с изучением загрязнения атмосферы, для обнаружения малых концентраций примесей.Известны способы измерения концентрации газов с применением лазерного эмиссионного спектрального анализа. По этим способам с помощью лазера испаряют вещества пробы и возбуждают их спектр, который регистрируют приемником,Недостатком способа является низкая точность измерения концентрации.Наиболее близок к предлагаемомуспособизмерения концентрации газапри котором с концентрации газа судятпо распространению лазерного излуче"ния в исследуемой среде. лью повышения точности и чувствительности измерений, через исследуемую среду пропускают попарно пикосекунднне импульсы монохроматических излучений, частоть; которых перестраивают в пределах +1 см от частоты линии поглощения исспедуемого газа, а о концентрации газа судят пс максимальному отставанию Одного импульса от другого в паре импульсов,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что частоты излучений настраивают по максимальному отставанию импульса. ого вещества. К недостаткам данног осятся низкая точностьз-за влияния рассеяниязлучения аэрозолем и со660 ч 6 исследуемого газа, а о концентрациигаза судят по максимальному отставанию одного импульса от другого в паре импульсов,Редактор О.филиппова Техред й.йоргентал Корректор П,Гереши щее ееег еЗаказ 1095 Тираж ПодписноеВНИМПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 5-35, Раушская наб д. М 5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Частоты излучений настраивают по максимальному отставанию импульса, Лазеры настраивают на экстремальные точки изменения коэффициента преломления по максимальному отставанию одного импульса от другого в паре импульсов, Для более точного измерения отставания одного импульса от другого в паре импульсов длительность импульсов выбирают пикосекундной. Перестраивая частоты лазеров в пределах + 1 смот частоты линии поглощения исследуемого газа излучение попадает на частоты, при которых коэфФициент преломления имеет экстремальные значения вблизи линии поглощения большинства газов. Различие коэффициентов преломления для данных импульсов приводит к различию скорос тей распространяюцихся импульсов. Один импульс двигается быстрее, чем другой. По расхождению двух импульсов Й - к прошедших путь в газе, можно определить концентрацию исследуемого газа по полученной Формуле где 5 - диэлектрическая проницаемость35имасса электрона 1 время отставания одного импульса относительно другого;с - скорость света,е - заряд электрона;Я - частота центра линии поглоцения исследуемого газа,Г- сила осциллятора,Л , - вероятности спонтанного из лучения.Расчеты показывают, что при точности измерения отставания импульсов, прошедших путь Е = 1 м и Е =- 1 км в среде, равной 1 нс, минимальное значение концентрации, измеряемое предлагаемым способом, равносоответственно 1 О см э и 10 4 см иЧисло молекул воздуха нижних слоеватмосФеры в единице обьема порядка10" 1/см.Отсутствие влилния флуктуации интенсивности лазеров шумов приемника,взаимодействия зондирующего с аэрозолем С сопутствующими газами среды наизмерения концентрации исследуемогогаза дает возможность более точныхизмерений и позволяет измерять малыедоли процентов концентрации газов прилюбых больших концентрациях буферныхгазов, т,е, увеличивать чувствительность измерений.Использование предлагаемого изобретения в целях зондирования атмосферы в метеорологии позволит изучатьгазовый состав атмосферы, обнаружитьзагрязняющие газовые компоненты с более высокой точностью.