Дистанционное зондирование атмосферы излучением ТЕА CO2-лазера

• Автор: Шерстов, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 155 с. : ил

Оглавление
Введение -
Актуальность контроля газового состава атмосферы
Исторический обзор
Лидары дифференциального поглощения
Выбор основных параметров ДП-лидара на базе С02-лазеров
Постановка задачи
Глава 1. Исследование параметров излучения TEA С02-лазера
1.1 Введение
1.2 Описание конструкции лазера
1.3 Система возбуждения лазера
1.4 Исследование параметров излучения лазера
1.4.1 Газовые смеси С02 : Не
1.4.2 Газовые смеси С02 : N2 : Не
1.4.3 Газовые смеси С02 : N
1.5 Расходимость пучка излучения лазера
1.6 Поляризация излучения лазера
1.7 Перестройка длины волны излучения лазера
1.8 Выводы 64 Глава 2. Формирование коротких импульсов
излучения TEA С02-лазера
2.1 Введение
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Влияние Н2 на параметры импульсов излучения лазера
2.4 Влияние добавок Н2 на ресурс работы лазера
2.5 Влияние N2 на параметры импульсов излучения лазера
2.6 Влияние добавок Не на параметры импульсов излучения лазера
2.7 Выводы

Глава 3. Дальность действия ИК лидара
на основе излучения TEA СОг-лазера
3.1 Блок-схема лидара дифференциального поглощения
3.2 Отношение сигнал/шум
3.3 Численное моделирование эхолокации
3.4Численное моделирование зондирования этилена
3.5 Выводы
Глава 4. Зондирование атмосферы с помощью мобильного
лидарного комплекса
4.1 Трассовый газоанализатор
4.2Импульсный лидар дифференциального поглощения
4.2.1 Описание установки
4.2.2 Калибровка лидара
4.2.3 ТТ-режим зондирования
4.2.4 DAS-режим зондирования
4.3 Выводы 121 Глава 5. Моделирование дистанционного зондирования метана
с помощью 3-й гармоники излучения С02-лазера
5.1 Состояние проблемы зондирования метана 123 5.2Выбор линий излучения С02-лазера
для детектирования метана
5.3 Определение параметров излучателя
5.4 Численное моделирование дистанционного зондирования метана
5.5 Выводы
Заключение
Библиографический список
Введение
Актуальность контроля газового состава атмосферы
С начала промышленной революции в атмосферу стали выбрасываться во все возрастающих количествах газообразные загрязняющие вещества, которые влияют на естественные физические и химические процессы в природе, ранее длительное время не испытывавшие подобных возмущений. Долговременное глобальное возрастание загрязнения воздуха подтверждается исследованиями на пробах полярного снега и льда, которые содержат небольшие воздушные пузырьки и сохраняют уникальную хронологическую запись изменений состава земной атмосферы. Эти исследования показали, что объемные концентрации метана и двуокиси углерода почти вдвое увеличились с доиндустриального периода по сегодняшний день [1]. Ускоренный рост загрязнения наблюдается начиная с 1950 г.
Из газообразных загрязнителей в настоящее время основной интерес представляют двуокись серы (802), окислы азота (N0*) и углеводороды (НС), а также продукты их реакции вроде кислот и окислителей. 302, N0* и НС считают первичными загрязнителями, а продукты их реакции - вторичными. В промышленно развитых странах с высокой плотностью движения транспорта загрязнение воздуха связано в основном с активностью человека, т.е. с антропогенным фактором, где с выхлопными газами автомобилей выбрасывается фактически 70% N0* и 25% НС, а вклад естественных источников загрязнения воздуха обычно пренебрежимо мал [2].
Не только первичные загрязнители могут быть основной причиной загрязнения атмосферы. В настоящее время преобладают комплексные механизмы, связанные, например, с образованием кислотных дождей или фотохимического смога. В первом случае первичные загрязнители Б02 и N0* преобразуются в серную и азотную кислоту, которые затем выпадают на Землю в виде кислотного дождя или тумана, а во втором 1Ч0Х и НС преобразуются под действием солнечного УФ-излучения в токсичные окислители типа озона (03) или пероксиацетилнитрата

Рис. 1. Внешний вил излучателя (о) и разрядной ячейки (б) перестраиваемого импульсно-периодического TEA ССЬ-лазсра