Разработка методов и оптико-электронных средств лазерного оперативного контроля многокомпонентных газовых смесей составляющих ракетных топлив и других токсичных веществ

• Автор: Городничев, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 307 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

Введение

Глава 1. Проблемы лазерного мониторинга компонент ракетных

топлив и сопутствующих газов в атмосфере. Некорректность задачи определения компонент газовой смеси из данных измерений при лазерном многоспектральном газоанализе атмосферы
1.1. Актуальность задачи мониторинга компонент ракетных топлив и сопутствующих газов (а также других газовых загрязнений)
в атмосфере
1.2. Лазерные методы дистанционного и локального контроля газовых загрязнений атмосферы

1.2.1. Дистанционный контроль газовых загрязнений атмосферы

1.2.1.1. Основные эффекты взаимодействия лазерного излучения с атмосферными газами
1.2.1.2. Физические основы обнаружения газовых загрязнений по поглощению лазерного излучения в атмосфере
1.2.1.3. Метод дифференциального поглощения в лидарном
газоанализе
1.2.2. Локальный контроль газовых загрязнений атмосферы
1.2.2.1. Основные методы лазерной спектроскопии
1.2.2.2. Физические основы оптико-акустического метода газоанализа
1.2.2.3. Метод дифференциального поглощения для лазерного оптико-акустического газоанализа
1.3. Система уравнений многокомпонентного газоанализа. Обратная задача определения концентраций газов из уравнений лазерного газоанализа. Некорректность задачи определения концентраций компонент газовой

смеси из данных многоспектральных лазерных измерений
1.3.1. Система уравнений лидарного многокомпонентного газоанализа
1.3.2.Система уравнений лазерного оптико-акустического многокомпонентного газоанализа'
1.3.3. Проблемы количественного газоанализа многокомпонентных
газовых смесей
1.3.3.1. Определение концентраций газов по данным лазерных измерений. Некорректность задачи определения концентраций компонент газовой смеси из данных многоспектральных
лазерных измерений
1.3.3.2. Поиск спектральных каналов измерения для лазерного газоанализатора
Выводы по главе 1
Глава 2. Разработка метода определения спектральных каналов измерения
для лазерного газоанализа многокомпонентных газовых смесей
2.1. Постановка задачи определения набора спектральных каналов измерения
2.2. Определение набора спектральных каналов измерения «вручную»
2.3. Автоматизированный поиск набора спектральных каналов измерения
2.4. Особенности определения оптимального набора спектральных каналов измерения для лазерного газоанализатора, работающего в режиме дифференциального поглощения
2.5. Алгоритмы определения оптимального набора спектральных каналов измерения
2.6. Анализ возможности использования существующих методик определения оптимального набора спектральных каналов измерения для лазерного газоанализатора, работающего в режиме дифференциального поглощения

2.7. Метод, основанный на квазиоптимальном критерии поиска набора спектральных каналов измерения для лазерного газоанализатора, работающего в режиме дифференциального поглощения
2.8. Квазиоптимальный набор спектральных каналов измерения для задачи определения концентраций компонент ракетных топлив в атмосфере
Выводы по главе 2 .'
Глава 3. Определение концентраций газов в многокомпонентных газовых
смесях по данным многоспектральных лазерных измерений
3.1. Понятие корректно и некорректно поставленных задач. Обратные
задачи как класс некорректно поставленных задач
3.2. Определение концентраций газовых компонент по данным лазерных измерений в многокомпонентных газовых смесях методом поиска< квазирешений
3.2.1. Метод поиска квазирешений для систем линейных алгебраических уравнений лазерного газоанализа
3.2.2. Применение генетических алгоритмов для решения обратной
задачи газоанализа методом подбора квазирешений
3.2.3. Математическое моделирование определения концентраций газов в многокомпонентных газовых смесях методом поиска квазирешений
3.2.4. Обработка экспериментальных данных лазерного газоанализатора
при большом числе газовых компонент
3.3. Определение концентраций газовых компонент по данным лазерных измерений в многокомпонентных газовых смесях методом регуляризации Тихонова .’
3.3.1. Определение приближенных решений некорректно поставленных
задач методом регуляризации Тихонова
3.3.2. Метод регуляризации Тихонова для решения систем линейных

(1.6)
где N(11) - концентрация молекул газового загрязнителя на расстоянии Л от лидара.
Таким образом, определение концентрации газовых загрязнений атмосферы сводится к последовательному решению двух задач: переходу от значений измеренных сигналов к показателю поглощения и последующему переходу от этого оптического параметра к физической характеристике (концентрации) газовых загрязнений.
Если длины волн Х1 и Х2 выбраны достаточно близкими, так что спектральная зависимость «фонового» ослабления мала е(/.,, 2) = є(Х2, г) и К(А,,) = К(А.2) (а эти условия обычно легко выполнить) то выражение (1.6) упрощается:
Применение дистанционных лазерных методов осложнено влиянием на результаты измерения трассы зондирования до контролируемого объема атмосферы.
Использование локальных лазерных методов позволяет полностью исключить влияние атмосферной трассы зондирования на результаты измерений.
N(11) = — 1п-2,К)
2[оп()-<уп(к2)] сШ. РЯ)
(1.7)
или если ап(Я,,) » стп(Х2)
К(Я) =-1-(1 !пРК)
2ап()ёК Р(Х„Ю
(1.8)
1.2.2. Локальный контроль газовых загрязнений атмосферы