Способ определения пространственного распределения микроструктуры аэрозоля

3 1Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техники иможет найти применение в изучениифизики атмосферы, метеорологии,спри контроле загрязнения атмосферыпромышленными аэрозолями.Известен способ определения микроструктуры, заключакцийся в освещении аэрозоля"направленным световымЦУизлучением и регистуации интенсивности .рассеянного сЬЙтФ, по которому ойуеделяют размеры частиц.11 едостатком эуого способа является трудоемкость процесса измеренийпри определении пространственногораспределения микроструктуры аэрозоля протяженных объемов, так какнеобходимо производить забор пробаэрозоля во множестве точек пространства.Наиболее близким техническим решением является способ, основанныйна освещении исследуемого аэрозоляцаправлецнымп световыми импульсамиэлектромагнитного излучения па нескольких частотах ; излучения длительностью не более 100 нс, регистрации временной зависимости интенсивности отраженных в обратномнаправлении сигналов, определениипространственного распределениякоэффициентов обратного рассеяния, Е ) при последовательном задании частоты ; и определенных рас- .стояний Х от источника излучения,соответствующих последовательномуряду выбираемых значений расстояний ( 5 = 1,2,) и определениипространственного распределениямикроструктуры аэрозоля Р(г,)по минимуму невязок ) (Х) = ппп,где- радиус частиц,1КО 1 Г) - фактор эффективности обратного рассеяния.114148 2 1 О 15 20 25 30 35 40 5 аэрозоля определяется с погрешностью, достигающей более 100 .Цель изобретения - повышение точности определения пространственного распределения микроструктуры аэрозоля.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения пространственного распределения микроструктуры освещают исследуемый аэрозоль направленными импульсами Фэлектромагнитного излучения на нескольких частотах ф длительностью не более 100 нс, регистрируют временную зависимость отраженных в обратном направлении сигналов, определяют пространственное распределение коэфФициентов обратного рассеяния р (;, Х) при последовательном задании частоты ; и опреде.ленных расстояний 1 от источника излучения, соответствующих последовательному ряду выбираемых значений расстояний ( 1= 1,2,.;.), определяют пространственное распределение микроструктуры аэрозоля 1 (Г ,Х )Э Д по минимуму невязок.( У;) = ппп,л где Р - радиус частиц,р С 5 КЙ,) Р(Г, Мдг-рйдЗЦК( ,г ) - фактор эффективности обратнок(4 ) -го рассеяния,определяют координатуиз условия минимума в множестве,- / т максимумовцЩ,)-И;,1 Я =тин, 1ца расстоянии ,7 от источника излучения измеряют размеры частиц, .определяют функцию Ро ( , ) плотности распределения аэрозоля по размерам в Х и уточняют пространственное распределение микроструктуры аэрозоля иэ условия:СРЯР(г,Х.)-,(г, У,)д +50 55 Недостатком этого способа является то, что он обладает малой точностью иэ-за того, что при определении прострацственного распределения микроструктуры аэрозоля по коэффи-, циентам обратного рассеяния существует множество функций распределе-. ния по размерам, которые удовлетворяют измеренным коэффициентам обратного рассеяния, Поэтому пространственное распределение микроструктуры где эмпирические коэффициенты с= = 50-500; Ы = 5 ф 10 з - 10 зДополнительное определение Р (, 7. ) в точкепозволяет существенно ограничить область возможных решений в соседних с Е точках и соответственно уменьшить погрешность определения микроструктуры аэрозоля в них. Повышение точности определения микроструктуры аэрозоля в точках соседних с о, в свою очередь,Ф+Цр(г,г)-Р( 2.1 Д 40 45 Редактор П.Горькова .Техред Ж.КастелевичКорректор С.Шекмар шмтв Заказ 793/3 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 позволяет ограничить область возможных решений н уменьшить погрешность определения микроструктуры аэрозоля в соседних с ними точках. Таким образом, такого рода взаимное влияние экспериментально полученных данных позволяет повысить точность определения пространственного распределения микроструктуры аэрозоля.Измерение размеров частиц и определение функции Ч( , 7, ) необходимо производить не в произвольной точке пространства 7, , а в 2 выбранной из условия: цЕ) Р(А, ;)-Р(Й ео 1= ип,) 1 поскольку, вследствие наличия вреальных измерениях некоторой ошибки эксперимента, погрешность определения Функции плотности определенияпо размерам в точке Х растет про: пордонально:514 ) Рйф1 Если выполнено условие (2), то погрешность определения пространственного распределения микроструктуры аэрозоля будет минимальной.В соответствии с методом множителей Лангранжа пространственное распределение микроструктуры аэрозоля ищется как Функция, минимизирующая выражениеД (;)+Ы 11,7.,)-Р,(1,г,Ц Д) + в которое второй и третий члены входят с эмпирическимикоэффициентами Ы,) и )а Значения эмпирических коэффициентов Ы и о( выбираются в пределах соответственно 50- 500 и 510 - 10 , которые обусловлены характерными для реальных 148 4аэрозолей численными значениями коэффициентов обратного рассеянияР (, Хд ) и функций Ч (, 7.) ие,у,)П р и и е р. Исследование атмосферного аэрозоля осуществляется при помощи многочастотного .лидера с рабочими частотами 23,53; 21,74;18,52; 16,95; 15,37; 13,51, 12,2;10,75 см "и длительностью импульса излучения 20 нс, По временной зависимости интенсивности отраженных в обратном направлении сигналов определяется пространственное распределение коэффициентов обратного рассеяния 1 (1;, 7. ) на трассе длиной 600 м с шагом 20 и. Пространственное распределение коэффициентов обратного рассеянпя получается в виде таблицы для восьми частот и тридцати точек трассы. Согласно условию находится точка У = 200 м, в которой производится забор пробы аэрозоля, измеряются размеры частиц иопределяется Функция р (г., 7 ) плотности распределения по размерам аэрозоля пробы. Из условия (1) при с) = 10 и о = 10 , определяется пространственное распределение микроструктуры аэрозоля Ч ( 1, Ж)Погрешность измерений в этом случае составляет 5-13 Ж.Погрешностьизмерений размеров частиц по базовому способу составляет 89-937, т.е. применение предложенного способа позволило повысить точность определения микроструктуры в 5-10 раз.Применение предложенного метода при точности измерений размеров частиц в протяженных объемах 5-153 позволяет уменьшить трудоемкость процесса измерения.1