Разработка метода определения окиси углерода в атмосфере с помощью полупроводниковых лазеров

• Автор: Галактионов, В.В.
• Шифр специальности: 01.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 115 c. : ил

Окись углерода в атмосфере и проблемы ее контроля

Трассовый газоанализатор окиси углерода на основе импульсных полупроводниковых лазеров.

Метод измерений и аппаратура

Метод измерений концентрации окиси углерода и функциональная схема газоанализатора

Описание функциональных узлов газоанализатора СО и оценка требований к их характеристикам

Полупроводниковые лазеры

Фотодетектор

Предусилитель и входные цепи

Электронный блок

Оптико-механический блок

Краткие выводы

Теоретические оценки и экспериментальное определение рабочих характеристик трассового газоанализатора окиси углерода
Оценка погрешностей метода измерений
Случайная составляющая погрешности выходных показаний и предельные характеристики газоанализатора
Влияние параметров анализируемой среды на выходные показания газоанализатора Экспериментальное определение метрологических характеристик газоанализатора СО
3.2.1. Определение погрешностей измерений и предельной чувствительности газоанализатора
3.2.2. Зависимость выходных показаний от состояния анализируемого газа
3.3. Краткие выводы
Глава 4. Натурные измерения концентрации окиси углерода в атмосфере
4.1. Измерения концентрации окиси углерода в атмосфере промышленных районов
4.2. Фоновые измерения концентрации окиси углерода
4.3. Краткие выводы
Заключение
Цитированная литература
Приложение

"В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 гг. и на период до 1990 г.", принятых на ХХУ1 съезде КПСС, .указывается на необходимость повышения эффективности мероприятий в области охраны окр.у-жанцей среды. Важное место в комплексе этих мероприятий отводится созданию современных средств контроля загрязнения атмосферы растущими выбросами промышленных предприятий и транспорта. Решению одной из таких задач - разработке эффективного метода контроля примеси окиси углерода в атмосфере, посвящена настоящая работа, выполненная в соответствии с планом научно исследовательских работ Госкомгидромета по созданию новых средств контроля газовых примесей в атмосфере.
Применяемые в настоящее время на сети наблюдений загрязнения воздуха средства контроля примеси окиси углерода из-за низкой чувствительности, сравнимой с уровнем предельной допустимой концентрации, не обеспечивают необходимой информативности данных измерений в городской атмосфере и,тем более, непригодны для использования на сети фонового мониторинга, где по этой причине контроль окиси углерода не проводится.
Этими обстоятельствами определяется актуальность и цель данной работы, состоящая в создании технических и методических основ для разработки на более высоком метрологическом уровне аппаратуры контроля примеся окиси углерода в атмосфере, в том числе в фоновых условиях.
Предложенный метод определения концентрации окиси углерода в атмосфере базируется на достижениях последнего десятилетия в области спектроскопии высокого разрешения с использованием перестраиваемых по частоте полупроводниковых лазеров
и входных шумов предусилителя
найдем отношение сигнал-шум на выходе газоанализатора: /г, , , , о1 атЬу иН'%
(3.8)
Здесь использованы обычные обозначения:
%. = 1.38 • І0“23 да/град - постоянная Больцмана,
Т = 300 К - абсолютная температура и
к! - коэффициент шума предусилителя в децибелах.
Оценим с помощью выражения (3.9) предельную чувствительность - С/г по содержению на трассе примеси СО, а также нижнюю и верхнюю границу диапазона измеряемых содержаний ( С# = и св =2Ха„1. ), исходя из допустимой величины отнотения сигнал-шум для экспериментального макета трассового газоанализатора.
Поскольку уровень входной мощности излучения-^, не может быть- задан точно, так как он зависит от мощности используемого лазера, длины трассы и точности юстировки (МБ, эти оценки проведем для случая минимальной входной мощности излучения, достаточной однако для работы система автоматической регулировки усиления. В этом случае напряжение на выходе предусилителя поддерживается системой АРУ на уровне ,
а усиление максимально. Таким образом
^ ° (3.10)
и выражение (3.9) для отношения сигнал-шум будет иметь вид