Разработка дистанционных оптических методов определения характеристик термодинамически неоднородной газовой среды

• Автор: Антипин, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 121 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ОПТИЧЕСКИХ ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК НЕОДНОРОДНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД И ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ИХ ПРИМЕНЕНИЙ
1Л. Современное состояние оптических дистанционных методов исследования характеристик термодинамически неоднородных газовых сред
1Л Л. Обратные задачи оптики газовых сред
1Л .2. Классификация методов
1Л.З. Физические основы применения методов определения состава газовых сред
1Л.4. Особенности некоторых вариантов математического аппарата для решения задачи исследования газового состава
1Л .5. Методика оценки погрешностей методов
1Л .6. Методика оценки информативности измерений
1.2. Методика расчета пропускания газовой среды
1.3. Используемые программные комплексы
1.3.1. Программный комплекс по расчету параметров спектральных линий «НОТОАЗ»
1.3.2. Программный комплекс по расчету функции пропускания атмосферы «ОРТАТМ»
1.3.3. Программный комплекс по расчету равновесного теплового излучения нагретых газовых сред «Р АОТЕМР»
Выводы главы 1
ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО АППАРАТА СТАТИСТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ В ЗАДАЧЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО ПОЛЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

2.1. Метод восстановления параметров концентрационного поля по спектральной картине пропускания газовой среды.
2.2. Метод наименьших квадратов, адаптированный для решения системы уравнений относительно моментов
2.3. Моделирование пропускания лазерного излучения атмосферой
2.3.1. Аппроксимация высотной зависимости коэффициентов поглощения полиномами
2.4. Восстановление параметров высотных профилей концентраций атмосферных газов
2.4.1. Представление высотных профилей концентраций атмосферных газов известными функциями по найденным моментам
2.4.2. Влияние ошибки в измеряемом спектре прозрачности газовой среды на значения восстанавливаемых моментов
Выводы главы 2
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ГАЗОВ В ТЕМПЕРАТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ
3.1. Физическая основа оценки общего содержания молекулярных газов в температурно-неоднородных газовых средах
3.2. Формальная основа оценки общего содержания компонентов в температурно-неоднородных газовых средах
3.2.1. Влияние экспериментальных погрешностей на оценку общего содержания компонентов температурно-неоднородной газовой среды
3.3. Выбор аппаратной функции для оценки общего содержания СО в температурно-неоднородных средах
3.4. Концентрационная зависимость эффективного коэффициента поглощения СО
3.5. Вычислительный эксперимент по восстановлению общего содержания СО в температурно-неоднородных средах
3.6. Оценка средней температуры при которой находится исследуемая компонента
Выводы главы 3
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ ПО ДАННЫМ ПИРОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Расчет равновесного теплового излучения газовой среды
4.1.1. Моделирование пирометрических измерений
4.2. Моделирование спектрального излучения неоднородной н'агретой газовой среды
4.3. О возможности оценки температуры газовой среды пирометрическими методами
4.3.1. Оптически толстый слой
4.3.2. Оптически тонкий слой
4.3.3. Оценка кинетической температуры газового объема в случае известного общего содержания излучающего газа
4.3.3. Оценка кинетической температуры газового объема в случае неопределенного содержания излучающего газа
Выводы главы 4
Заключение
Список литературы

искомого вектора Ох, ковариационную матрицу ошибок измерения £)£ и матрицу оператора прямой задачи К следующим образом
5х=(о~' +кто^к)~] (1.1.13)
здесь = /<т|, где / - единичная матрица, а - дисперсия случайной ошибки измерения, которая определяется соответствующими характеристиками используемой аппаратуры, Т - индекс транспонирования.
Необходимо отметить, что погрешности восстановления искомых параметров среды зависят от априорной ковариационной матрицы Ох, которая описывает естественную изменчивость этих параметров. Ее можно получить, используя модель исследуемой среды. Для атмосферы часто используют [2,17] модельную матрицу, элементы которой вычисляются по формуле
°а ехр
/I 1Л

здесь о1 - стандартная вариация искомой величины на высоте г,-, г - радиус корреляции модели, соответствующий расстоянию между высотными уровнями. Иногда вместо г,- используют 1п(/?,;), где р1 - давление в г -том слое, с соответствующим пересчетом для г.
Апостериорное а и априорное а - среднеквадратичные отклонения искомого параметра в некотором слое атмосферы связаны с ковариационными матрицами Г) и Э соответственно одинаковым образом

д= ]]Ьх{г,г)сШг (1.1.15)
V Ч ч
Здесь и г2 - границы слоя.
Для задач, сведенных к системе алгебраических уравнений, решаемых методом наименьших квадратов, применим более простой алгоритм оценки погрешностей [48], следующий из самой специфики метода наименьших квадратов. В случае линеаризованной задачи восстановление искомых