научная статья по теме УСТАНОВКА ОПТИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ Физика

Текст научной статьи на тему «УСТАНОВКА ОПТИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ»

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2004, № 6, с. 132-133

ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ

УДК 511.508.53.089.6

УСТАНОВКА ОПТИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ

© 2004 г. Р. С. Асатрян, С. Р. Асатрян, Г. Г. Геворкян, В. С. Максимшк, О. В. Оганесян

Поступила в редакцию 20.10.2003 г. После доработки 20.02.2004 г.

Для калибровки разработанного нами полевого оптико-метеорологического поста-автомата (ПОМПА) [1, 2], предназначенного для непрерывного измерения показателя ослабления атмосферы (или метеорологической дальности видимости) в области длин волн от 0.35 до 1.03 мкм по эталонному объекту - воздуху или углекислому газу, была разработана и изготовлена установка, схематически показанная на рисунке.

Основным блоком установки является герметичная измерительная камера (5, 7), заполняемая газом необходимой степени чистоты, в которой устанавливается оптико-механический блок аппаратуры ПОМПА. При заполнении измерительной камеры ведется контроль химического и аэрозольного состава, а также показателя рассеяния газа. Для коэффициента рассеяния воздуха на длине волны X можно написать следующее выражение:

ам(X, г, Р) = а (Х0, г0, Р0)(Х0/X)4 х х 288/[(273 + г)(Р/Ро)(1 - Рт1П)"К^Э Э2],

где ам (X, г, Р) - эталонные значения коэффициента рассеяния воздуха [3-5] для Х0 = 0.55 мкм, г0 = = 15°С, Р0 = 1 атм (105 Па); X, г, Р - значения этих же величин в условиях эксперимента; Рт;п - давление в камере установки в конце откачки (в нашем эксперименте Ртп = 0.5 атм); N - количество циклов откачки; Кхс - коэффициент однородности химического состава газа (обычно приводится в паспорте газового баллона); Эх, Э2 - эффективности очистки газа по паспортным данным фильтров РДФ-3 и ГП-4 (Эх = 0.995, Э2 = 0.99995). С помощью формулы (1) нетрудно оценить относительную погрешность измерения коэффициентов светорассеяния чистых газов (или погрешность калибровки), которая при наших измерениях оказалось не более 5%.

При измерениях с помощью аппаратуры ПОМПА в натурных условиях выходной сигнал (и1 - и2) линейно связан с коэффициентом объ-

емного рассеяния воздуха следующим соотношением:

а = (1/р)А(и - и 2), (2)

где А - калибровочный коэффициент (чувствительность прибора, выраженная в км-1/мВ); их -сигнал от измерительного канала; и2 - сигнал от фонового канала [2]; р - нефелометрический коэффициент атмосферы для угла рассеяния около 45°, равный 0.117 ± 0.01 на X = 0.55 мкм [6, 7].

Цель калибровки - экспериментальное определение А в среде чистого воздуха:

А = рмам/( и° - и2), (3)

где рм - нефелометрический коэффициент, который для индикатрисы молекулярного рассеяния чистого воздуха (в направлении 45°) равен 0.0891

[5, 7]; ам выражается формулой (1); и0, и0 - сигналы от измерительного и фонового каналов при

Схема установки оптической калибровки аппаратуры ПОМПА. 1 - вакуумный насос ВН-461; 2 - вакуумная трубка ШВ-30; 3 - установочный стол; 4 - газовый вентиль ВКБАМ-3; 5 - основание камеры; 6 - электрические разъемы СР-50 (РЦТВ-19ВВТ20Б1Ц); 7 - крышка камеры; 8 - вакуумметр В0-160; 9 - термометр ТЛ-2; 10,11 - газовые вентили; 12 - газовый баллон Е-400; 13 - медицинская трубка; 14 - аэрозольный фильтр ГП-4; 15 - фотоэлектрический счетчик частиц АЗ-5; 16 - пылесос "Урал" ПН-600; 17 - вольтметр В7-28.

УСТАНОВКА ОПТИЧЕСКОИ КАЛИБРОВКИ

133

калибровке прибора в камере. Из формул (2) и (3) получаем для коэффициента ослабления в реальной атмосфере

ао = aM(pM/p)(U - U2)/( U1 - U 2).

(4)

Соотношения (2)-(4) получены для длины волны X = 0.55 мкм, а для других длин волн калибровочный коэффициент выражается соотношением

ЛСК,) = Л(0.55)[ U 3 (0.55)/^)],

(5)

где из (0.55) и и3(Х) - сигналы по контрольному каналу при калибровке в камере и при текущих измерениях в атмосфере соответственно [2]. В наших экспериментах Х = 0.35, 0.70, 1.03 мкм. При калибровке аппаратуры ПОМПА в среде чистого воздуха для А(0.55) нами было получено значение 3.4 ■ 10-5 км-1/мВ с погрешностью не более 5%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Асатрян P.C., Григорян Г.А., Караян Г.С. и др. // Полупроводниковая микроэлектроника. Материалы I Национальной конференции. Дилижан, 22-23 мая 1997. Ереван: ЕГУ, 1997. С. 121.

2. Асатрян P.C., Асатрян C.P., Геворкян ГГ. и др. // ПТЭ. 2003. № 4. С. 125.

3. Якушенков Ю Г. Основы оптико-электронного приборостроения. М.: Сов. радио, 1977.

4. Аллен К.У. Астрофизические величины. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.

5. Елъящевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М.: Физматгиз, 1962.

6. Тверской П.Н. Курс метеорологии. М.: Гидрометео-издат, 1962.

7. Шаронов ВВ. Измерения и расчет видимости далеких предметов. М.: Гостехиздат, 1947.

Адрес для справок: Армения, 375025, Ереван, ул. Чаренца, 1, Центр экологической охраны и безопасности Еревана; тел.: (3741) 397090, факс: (3741) 39016, e-mail: as_ruben@yahoo.com.

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА < 6 2004

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком