Исследование неселективного поглощения коротковолнового излучения водяным паром и атмосферным аэрозолем методом импульсной оптико-акустической спектроскопии

• Автор: Тихомиров, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

* ГЛАВА 1. НЕСЕЛЕКТИВНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ

КОРОТКОВОЛНОВОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ

1.1. Характеристики аэрозольного ослабления оптического излучения в атмосфере

1.2. Исследования поглощения излучения атмосферным аэрозолем

1.2.1. Данные измерений на протяженных атмосферных трассах

ф 1.2.2. Данные фильтровых измерений

1.2.3. Данные оптико-акустических измерений

1.3. Континуальное поглощение излучения водяным паром

1.3.1. Модели континуального поглощения

1.3.2. Данные исследований континуального поглощения водяного пара

Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
^ 2.1. Абсорбционные методы лазерной спектроскопии
2.2. Генерация оптико-акустического сигнала при импульсном
возбуждении
2.2.1. Форма импульсного оптико-акустического сигнала (решение волнового уравнения)
2.2.2. Генерация импульсного оптико-акустического сигнала в различных ячейках
2.2.3. Способы повышения чувствительности импульсных оптико-акустических спектрометров

2.3. Оптико-акустический спектрометр с импульсными твердотельными лазерами
2.3.1. Импульсные твердотельные лазеры на рубине и иттриево-алюминиевом гранате
2.3.2. Оптико-акустические ячейки с временным разрешением сигналов
2.3.3. Измерение параметров лазерного излучения
2.3.4. Технические характеристики импульсного оптикоакустического спектрометра
2.4. Методики эксперимента и расчета
2.4.1. Методика калибровки импульсного оптико-акустического спектрометра
2.4.2. Приготовление газовых смесей и забор проб атмосферного воздуха
2.4.3. Методика расчета коэффициентов поглощения водяного
пара
2.4.4. Методика измерений
2.4.5. Оптимизация размера лазерных пучков в измерениях коэффициентов аэрозольного поглощения
2.5. Аэталометр
2.6. Анализ погрешностей измерений аэрозольного поглощения и континуального поглощения водяного пара
Выводы
ГЛАВА 3. АЭРОЗОЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В
КОРОТКОВОЛНОВОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
3.1. Предварительные измерения характеристик аэрозольного
поглощения в области генерации лазера на рубине

3.2. Синхронные измерения коэффициентов аэрозольного поглощения на трех длинах волн (0,532, 0,694 и 1,064 мкм) и массовой концентрации сажевых частиц в воздухе
3.3. Исследование зависимости эффективности аэрозольного поглощения от относительной влажности атмосферного
воздуха
Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТИНУАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА В ОБЛАСТИ 14400 СМ“1
4.1. Измерения нерезонансного поглощения водяного пара в области генерации лазера на рубине
4.2. Результаты измерений спектра поглощения водяного пара при самоуширении
4.3. Измерения континуального поглощения водяного пара в области генерации лазера на рубине
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА

сигнала ОА детектора обусловлено расширением газа в области, освещенной импульсным излучением.
Характеристики заднего фронта определяются тепловой релаксацией газа в ячейке и процессом выравнивания давления в замембранном и предмембранном объемах микрофона через каналы, соединяющие эти объемы. Колебания на заднем фронте связаны с формированием в ОА ячейке стоячих акустических волн [40].
Рис. 2.2. Форма ОА сигнала при импульсном возбуждении. Диаметр # ячейки - 15 мм, длина - 100 мм. Полоса пропускания микрофона 5 кГц.
Давление воздуха в ячейке Р0бЩ =1013 мбар. Длительность лазерного
импульса т„ = 50 не
Как отмечалось ранее, форма регистрируемого электрического сигнала в значительной степени зависит от частотных характеристик микрофона. На рис. 2.3 представлена форма сигнала, наблюдаемого на экране осциллографа при тех же условиях, при которых был получен предыдущий сигнал (см. рис. 2.2), но регистрируемого с помощью ф широкополосного микрофона. Видно, что сигналы на рис. 2.2 и 2