Способ определения микроструктуры атмосферных дымок

дисперсия структуры дымки может измениться.Цель изобретения - упрощение и удешевление способа.Поставленная цель достигается тем, что измеряют показатель ослабления дымки для двух длин волн Аи Лг иэ спектрального диапазона Л = 0,36- 1,1 мкм, удовлетворяющих условию Л/Лг - 0,5, берут отношение двух измеренных значений показателей ослабления и затем находят параметр "9, характеризующий микроструктуру дымки, иэ соотношения 10 где 0(Л) и б(А - измеренные значения показателей ослабления на длинах волн Л и Лг,А, В и О " числовые коэффициенты,равные соответственно 1,87; 1,09 и1,61,.Сущность изобретения поясняетсяследующим,На основе статистического анализаочень большого числа экспериментальных данных установлепо, что в сухихатмосферных дымках над континентомспектр размеров частиц характеризуется степенным распределением видаЛОМ(г) = Сг д ) 9 Г, (2)где дМ (г) - число частиц с радиусом 35в интервале от г до г+дг С - норми. ровочный множитель, 1 - параметр,характеризующий ширину распределенияи изменяющийся в пределах от 2,5 до4.40В распределении (2) константасвязана с концентрацией частиц. Распределение частиц по размерам полностью определяется значением параметра М, С учетом распределения и концентрации частиц можно записать выражение для показателя ослабления дымкив виде(Д В: Сй Х (г,п,ж,Л) г Дг,50где г. и г 2 - предельные размерычастиц, обычно принимаемые равнымиг = 0,04 мкм, г = 10 мкм,1 ( г; п,Ж, Л ) - фактор эффективности ослабления для отдельной частицы, зависящий от радиуса частицы, длинывблны излучения, а также от показателя преломления и и показателя поглоцения у вещества частиц. Из опытаизвестно, что частицы естественногоатмосферного аэрозоля практически 60не. поглощают излучения в видимоми ближнем ИК-диапазонах длин волн(Жй 0,01). Показатель преломленияэтих частиц может изменяться от 1,4до 1,9,Таким образом, значения показателя ослабления атмосферной дымки зависят от концентрации частиц, их распределения по размерам, показателя преломления и длины волны падающего излучения. В результате проведенных исследований показано, что отношение показателей ослабления, измеренных на двух длинах волн в интервале от 0,36 до 1,1 мкм практически не зависит от показателя преломления частиц. Об этом наглядно свидетельствует ход кривых на чертеже,где представлены зависимости от параметра М отношения показателей ослабления при04 Мкм и ).г = 1 мкм для 0=1,4, (кривая 1). и л = 1,9 (кривая 2), Кривые идут, почти накладываясь одна на другую различие соответствующих им значений отношенийне превышает 7-10. Совокуп(Л )ность этих значений для интересующего нас интервала длин волн и набора эиачений параметра М с.погрешностью не более 8-10 выражается линейной зависимостью вида19.( 7 - 1 = - (9 О) (1 - В Л) где отношение показателей ослабления к его логарифм не зависят от неизвестного показателя преломления частиц; А, В и О - числовые коэффициенты, равные соответственно 1,87, 1,09 и 1,61.Таким образом, измерение отношения показателей ослабления для двух волн позволяет избежать основной трудности применяемых в настоящее время способов определения микроструктуры атмосферных дымок, заключающейся в "угадывании" показателя преломления вещества рассеивающих частиц.Решая (3) относительно ), находимб ( Лл)9 А + О, 1 - ВЛгКах будЕт показанО ниже для большей информативности измерения показателей ослабления следует производить по возможности на наиболее удаленных между собой длинах волн иэ укаэанного выше спектрального интервала.Экспериментальные значения показателя ослабления. (и см;), приведены в табл, 1.Значенйя. параметра микроструктуры дымок 4, полученные предлагаемым способом, и рЕзультаты сравнения с результатамй известных работ, приведены в табл. 2.Для каждой из пяти серий измерений в первых стрбках табл. 2 приве.Таблица 1 РМ серийизмерений Дата и вре- мя измерений в мкм 0,78 1 7О,4.,0,98 О,6 . 1,10 27 апреля 29 апреля 53.13 ч. 45 м.29 сентябр 0,49 31 0,405 0,3 ч, 25 ми дены значения параметра микроструктуры дымки, полученные предлагаемым способом для пар длин волн, указан- ных в верхней части граф 3-7. Во второй и третьей строках табл.2 для каждой серии измерений и для каждой пары длин волн приведены в процеитрах значения относительных погрешностей полученных значений М по сравнению с результатами известных работ,Анализ данных табл. 2 и других показывает, что наилучшее совпадение с результатами, полученными другими, более сложных методами, дают те пары длин волн, для которых отношение не превышает 0 5. В1Л 2"2Для других пар длин совпадение несколько хуже. Как видно из табл. 2 для всех рассмотренных случаев погрешность определения 1) предлагаемым . способом не превышает 10. А при использовании измерений для пар дЛин волн, удовлетворяющих условию Е.-у-0,5, погрешность не превышает2.7-8.Следует подчеркнуть, что в табл.2 приведены результаты обработки экспериментальных данных для различныхтипов осенних, зимних и весеннихдымок. НезавиСимо от их типа, абсолютных значений показателей ослабления и. условий эксперимента, результаты во всех случаях не хуже результатов, полученных более сложным методом оптимальной параметризации иеще более сложным методом решенияинтегральных уравнений. При этом неделалось никаких пердположений относительно показателя преломления/вещества частиц дымки, что являетсясовершенно необходимым и весьма существенным составным элементом обоих методов, с которыми проведено срав нение.Таким образом, погрешность способа не превышает погрешности другихизвестных способов. Его преимуществами является простота, малое число Щ измерений и независимость от неизвестного показателя преломления частиц дымки.Использование способа позволитобеспечить непрерывный зкспрессныйконтроль состояния микроструктурыи трансформаций атмосферной дымки.Применение его значительно сокращает объем измерительных и вычислительных работ, Время получения данных омикроструктуре дымки сокращается в12-15 раз по сравнению с методомоптимальной параметриэации при тойже точности результатов. В отличиеот метода оптимальной параметризациипредлагаемый способ не требует применения ЭВМ. Измерительная аппаратУратакже значительно проще.ММ се- Дата и врерий из- мя измеремерений ний По даннымизвестныхработ 0,4 0,47) 1) =А фъ,1-в -."формула изобретенияСпособ определения микроструктуры атмосферных дымок, включающий.измерения показателя ослабления излучения дымкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и удешев-. ления способа, измеряют показатель ослабления дымки для двух длин волн 45 А 4 и А из спектрального диапазона А = О;36-1,1 мкм, удовлетворяющих Условию 4/Л 0,5, берут отношение двух измерейных значений ослабления и,затем находят параметр 1, харак" теризующий микроструктуру дымки, из соотношения где О( Л) и б( Л) - измеренные значения показателей ослабления на длинах волни , А, В и О - числовые коэффициенты, равные соответственно 1,87; 1,09 и 161. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе711835 Составитель Д. БаклановРедактор Т. Каменская. Техред . БабинецКорректор Л Заказ б 719 сн 113 УЖгор Проектная,ф.или ате 8(л,) бйг) 2 Тираж 9 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 035, Москва, Ж, 7 Подого комитета СССРний и открытийаушская наб , д. 4/5