способ определения концентраций газовых компонентов на атмосферной трассе и трассовый газоанализатор

Формула изобретения

1. Способ определения концентраций газовых компонентов на атмосферной трассе, заключающийся в том, что создают с помощью оптической системы излучение в выбранных длинах волн с полосами поглощения в определяемых газах, направляют это излучение на выбранную атмосферную трассу, перехватывают с помощью ретрорефлектора, установленного на противоположном конце трассы, направляют этот пучок излучения обратно, фокусируют его, затем разлагают в спектр, оцифровывают и подают оцифрованное излучение в компьютер для дальнейшей обработки, отличающийся тем, что внутри оптической системы создают референтный пучок излучения, придавая ему перед разложением в спектр угловое распределение, идентичное таковому для пучка излучения, отраженного ретрорефлектором, установленным на противоположном конце трассы, для этого устанавливают перед выходом оптической системы второй ретрорефлектор с заслонкой, закрепленной с возможностью вращения, которую поворачивают так, чтобы ее плоскость была бы перпендикулярна оптической оси системы и перекрывала поступление излучения с трассы, референтное излучение фокусируют, разлагают его в спектр, оцифровывают и подают далее оцифрованное референтное излучение в компьютер для дальнейшей обработки, а для регистрации излучения, отраженного от ретрорефлектора, установленного на противоположном конце трассы, поворачивают заслонку так, чтобы ее плоскость была бы параллельна оптической оси системы, затем в процессе обработки сравнивают спектр излучения, отраженного от ретрорефлектора, установленного на противоположном конце трассы, и спектр референтого пучка излучения, и таким образом выявляются изменения, обусловленные поглощением излучения газовыми компонентами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают излучение в ультрафиолетовом диапазоне длин волн оптического излучения.

3. Трассовый газоанализатор для осуществления способа по пп.1 и 2, содержащий на одном конце трассы ретрорефлектор, а на другом конце - приемопередающее устройство, соединенное оптоволоконным кабелем с анализатором спектра, включающим источник излучения и оптическую систему, образованную вогнутым зеркалом и двумя плоскими зеркалами, одно из которых установлено передней поверхностью в сторону вогнутого зеркала перпендикулярно и симметрично относительно оптической оси вогнутого зеркала, в котором выполнено отверстие для вывода излучения, отраженного от плоского зеркала, а второе зеркало установлено перед обратной стороной первого зеркала с возможностью поворота под углом 45° к оптической оси системы, при этом источник излучения размещен перпендикулярно оптической оси системы на одном уровне с вторым плоским зеркалом, а анализатор спектра через диодную линейку и аналого-цифровой преобразователь соединен с компьютером, отличающийся тем, что трассовый газоанализатор дополнен узлом для создания референтного пучка излучения, содержащим установленную перед выходом оптической системы штангу, с закрепленной на ней с возможностью вращения заслонкой, на которой размещен второй ретрорефлектор так, что плоскость его апертуры параллельна плоскости заслонки, а сама апертура второго ретрорефлектора пересекается как с сечением пучка излучения, направляемого на трассу, так и с апертурой приемной части оптической системы, на входном конце оптоволоконного кабеля, в месте его соединения с приемопередающим устройством, установлен смеситель мод, содержащий жесткий контейнер, внутри которого размещены две катушки переменного диаметра, на которые петлеобразно намотано не менее трех витков оптоволоконного кабеля, при этом оси катушек смесителя мод ориентированы антипараллельно и установлены на расстоянии 1,5-3 диаметров катушек.

4. Трассовый газоанализатор по п.3, отличающийся тем, что катушки смесителя выполнены в виде цилиндрического тела со ступенчато меняющимся диаметром.

5. Трассовый газоанализатор по п.3, отличающийся тем, что оптоволоконный кабель выполнен из моноволокна.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к средствам исследования или анализа материалов с помощью оптических средств, т.е. с использованием инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей, а точнее к средствам анализа газов с применением техники оптической абсорбционной спектроскопии, и предназначено для измерения концентрации газовых примесей в атмосфере на открытых трассах. Изобретение может быть использовано для исследования атмосферы и контроля газовых загрязнений окружающей среды.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В основе принципа работы трассового газоанализатора лежит метод дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (ДОАС), основанный на измерении поглощения газами излучения в ультрафиолетовой области спектра.

Для реализации этого метода обычно используют спектрометрический газоанализатор, основными узлами которого являются источник излучения, приемный телескоп, анализатор спектра излучения и электронная система регистрации и обработки данных. Классической схемой для трассового зондирования атмосферы является такая, при которой источник излучения и спектрометр размещаются на противоположных концах трассы (D.Perner and U.Platt. Absorption of light the atmosphere by collision pairs of oxygen (О₂ )₂. Geophys Res. Lett. 7, 1053-1056, 1980].

Спектральный прибор, входящий в состав газоанализатора, позволяет фиксировать изменения в спектральном распределении регистрируемого излучения, обусловленные поглощением излучения газовыми компонентами атмосферы при его прохождении по трассе между источником и приемником излучения.

Основными недостатками этого устройства являются необходимость использования двух отдельных блоков питания для источника излучения и для приемно-регистрирующей аппаратуры; необходимость обеспечения и поддержания высокой точности совпадения оптических осей коллимирующего и приемного зеркал; неудобства обслуживания разнесенных на большое расстояние частей прибора, особенно при работе на протяженных трассах.

Известны газоанализаторы [устройство US 5255073, кл. G 01 J 3/42, 1993 и US 5764053, кл. G 01 В 7/14, G 01 N 33/00, 1998], содержащие коллимирующее зеркало и ламповый источник излучения, расположенные внутри приемного телескопа на его оптической оси между приемным зеркалом, размеры которого больше размеров коллимирующего зеркала, и его фокусом, в котором установлено входное окно оптоволоконного кабеля, передающего собранное излучение на вход спектрального прибора. Такое соосное расположение источника и приемника излучения позволяет значительно уменьшить габариты приемопередающего устройства, увеличить жесткость конструкции и повысить точность и надежность юстировки оптических осей коллимирующего и приемного зеркала.

Поскольку в этих устройствах источник излучения размещен внутри телескопа, это накладывает ограничения на размеры источника излучения, т.к. он находится в зоне распространения отраженного от ретрорефлектора излучения и экранирует часть площади приемного зеркала, уменьшая тем самым интенсивность регистрируемого сигнала. При такой конструкции происходит нагрев воздуха внутри приемного телескопа, что приводит к возникновению турбулентности и, вследствие этого, к искажению светового пучка и уменьшению точности измерений. Кроме того, ухудшается безопасность эксплуатации прибора, так как для работы дуговых ламп используется высокое напряжение, а ограничение размеров конструкции источника излучения увеличивает вероятность электрического пробоя внутри прибора.

Известен трастовый газоанализатор [RU №9311 U1, кл. G 01 N 21/01, 1998], содержащий на одном конце трассы ретрорефлектор, а на другом - систему регистрации-обработки данных, анализатор спектра и приемопередающее устройство, включающее источник излучения и оптическую систему, образованную вогнутым и зеркалом меньшего диаметра, установленным передней поверхностью в сторону вогнутого зеркала, перпендикулярно и симметрично относительно оптической оси вогнутого зеркала, при этом приемопередающее устройство оптически связано с анализатором спектра гибким оптоволоконным кабелем (гибким световодом), входное отверстие которого расположено в фокусе оптической системы, находящемся на оптической оси вогнутого зеркала.

Такая компоновка узлов этого устройства позволяет исключить нагрев воздуха перед приемопередающим зеркалом, что исключает возникновение турбулентности и, как следствие, к снижению шумов сигнала.

Однако это устройство имеет существенный недостаток: оптическая схема может быть реализована только при использовании анализатора спектра с большой фотосилой, т.е. с большим относительным отверстием, что ведет к существенному усложнению устройства.

Наиболее близким по технической сущности является трассовый газоанализатор, описанный в полезной модели [RU №16032 U1, кл. G 01 N 21/01, 2000] (прототип).

Известный трассовый газоанализатор содержит на одном конце трассы ретрорефлектор, а на другом - систему регистрации-обработки данных, анализатор спектра и приемопередающее устройство, включающее оптическую систему, образованную последовательно установленными вогнутым зеркалом и двумя плоскими зеркалами меньшего диаметра, первое из которых установлено передней поверхностью в сторону вогнутого зеркала перпендикулярно и симметрично относительно оптической оси, а второе - перед обратной стороной первого плоского зеркала с возможностью поворота по углом 45° к оптической оси системы, источник излучения, размещенный перпендикулярно к оптической оси системы на одном уровне со вторым плоским зеркалом. Приемопередающее устройство газоанализатора оптически связано с анализатором спектра (спектрографом) гибким оптоволоконным кабелем, вход которого расположен в фокусе оптической системы, находящемся на оси вогнутого зеркала.

Этот трассовый газоанализатор имеет более удобную и простую в эксплуатации конструкцию, что позволяет использовать монохроматоры малой светосилы и что, в свою очередь, позволяет использовать устройство для определения концентрации газовых компонентов на открытых атмосферных трассах, т.е. в полевых условиях.

В способе, осуществляемом этим устройством, для определения концентрации газовых компонентов на атмосферной трассе создают с помощью оптической системы излучение в выбранных длинах волн с полосами поглощения в определяемых газах, направляют это излучение на выбранную атмосферную трассу, перехватывают с помощью ретро-рефлектора, установленного на противоположном конце трассы, пучок этого излучения, направляют этот пучок излучения обратно, регистрируют его, фокусируют, разлагают его в спектр, оцифровывают и подают далее оцифрованное излучение в компьютер для дальнейшей обработки, при которой сравнивают спектр излучения источника (например, ксеноновой лампы) и спектр отраженного пучка излучения (атмосферного спектра).

При регистрации как спектра источника, так и атмосферного спектра возникают дополнительные паразитные структуры в самом спектрографе, особенно заметные в том случае, когда дифракционная решетка освещается неравномерно или имеются небольшие дефекты решетки. Существенно, что данные тонкие структуры в спектре зависят от углового распределения излучения, освещающего решетку, на входной щели спектрографа. Все описанные выше структуры накладываются друг на друга и регистрируются совместно, что приводит к значительному снижению точности и чувствительности устройства в целом.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является повышение точности измерений и чувствительности прибора.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения концентраций газовых компонентов на атмосферной трассе, заключающемся в том, что создают с помощью оптической системы излучение в выбранных длинах волн с полосами поглощения в определяемых газах, направляют это излучение на выбранную атмосферную трассу, перехватывают с помощью ретрорефлектора, установленного на противоположном конце трассы, пучок этого излучения, направляют этот пучок излучения обратно, фокусируют его, разлагают его в спектр, оцифровывают и подают далее оцифрованное излучение в компьютер для дальнейшей обработки, внутри оптической системы создают референтный пучок излучения, придавая ему перед разложением в спектр угловое распределение, идентичное таковому для лучка излучения, отраженного ретрорефлектором, установленным на противоположном конце трассы, для этого устанавливают перед выходом оптической системы второй ретрофлектор с заслонкой, закрепленной с возможностью вращения, которую поворачивают так, чтобы ее плоскость была бы перпендикулярна оптической оси системы и перекрывала выход излучения на трассу, референтное излучение фокусируют, разлагают его в спектр, оцифровывают и подают далее оцифрованное референтное излучение в компьютер для дальнейшей обработки, а для регистрации излучения, отраженного от ретрорефлектора, установленного на противоположном конце трассы, поворачивают заслонку так, чтобы ее плоскость была бы параллельна оптической оси системы, затем в процессе обработки сравнивают спектр излучения, отраженного от ретрорефлектора, установленного на противоположном конце трассы, и спектр референтного пучка излучения, и таким образом выявляют изменения, обусловленные поглощением излучения газовыми компонентами.

Для повышения чувствительности измерений создают излучение в ультрафиолетовом диапазоне длин волн оптического излучения.

Поставленная задача решается также тем, что трассовый газоанализатор, содержащий на одном конце трассы ретрорефлектор, а на другом конце - приемопередающее устройство, соединенное оптоволоконным кабелем с анализатором спектра, включающим источник излучения и оптическую систему, образованную вогнутым зеркалом и двумя плоскими зеркалами, одно из которых установлено передней поверхностью в сторону вогнутого зеркала перпендикулярно и симметрично относительно оптической оси вогнутого зеркала, в котором выполнено отверстие для вывода излучения, отраженного от плоского зеркала, а второе зеркало установлено перед обратной стороной первого зеркала с возможностью поворота под углом 45° к оптической оси системы, при этом источник излучения размещен перпендикулярно оптической оси системы на одном уровне с вторым плоским зеркалом, а анализатор спектра через диодную линейку и аналого-цифровой преобразователь соединен с компьютером, дополнен узлом для создания референтного пучка излучения, содержащим установленную перед выходом оптической системы штангу с закрепленной на ней с возможностью вращения заслонкой, на которой размещен второй ретрорефлектор так, что плоскость его апертуры параллельна плоскости заслонки, а сама апертура второго ретрорефлектора пересекается как с сечением пучка излучения, направляемого на трассу, так и с апертурой приемной части оптической системы, на входном конце оптоволоконного кабеля, в месте его соединения с приемопередающим устройством, установлен смеситель мод, содержащий жесткий контейнер, внутри которого размещены две катушки переменного диаметра, на которые петлеобразно намотано не менее трех витков оптоволоконного кабеля, при этом оси катушек смесителя мод ориентированы антипараллельно и установлены на расстоянии 1,5-3 диаметров катушек.

Катушки смесителя для удобства могут быть выполнены в виде цилиндрического тела со ступенчато меняющимся диаметром.

Для упрощения работы был использован оптоволоконный кабель из моноволокна.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное решение отличается тем, что в него добавлена операция создания референтного пучка излучения с угловым распределением, идентичным угловому излучению пучка излучения, отраженного ретрорефлектором, установленным на противоположном конце атмосферной трассы, что позволяет судить о соответствии критерию «новизна».

Устройство для осуществления этого способа отличается тем, что введен узел для создания референтного пучка излучения, который выполнен в виде установленной на оси с возможностью вращения заслонки, на которой размещен дополнительный уголковый отражатель так, что плоскость его апертуры и плоскость заслонки параллельны, а апертура дополнительного уголкового отражателя пересекает как сечение направляемого на трассу излучения, так и апертуру оптической системы, и смеситель мод, содержащий жесткий контейнер, внутри которого установлены две катушки переменного диаметра, на которые петлеобразно намотан оптический кабель, что позволяет судить о соответствии критерию «новизна».

Сущность изобретения заключается в следующем.

В основу работы трассового газоанализатора положен метод дифференциальной оптической спектроскопии, который заключается в измерении избирательного спектрального поглощения излучения атмосферными газами при прохождении излучения по атмосферной трассе. В отличие от обычного метода абсорбционной спектроскопии, где определяется полный коэффициент поглощения излучения, прошедшего через измерительную трассу, дифференциальный метод фиксирует только изменения в тонкой структуре спектра поглощения, связанной с поглощением атмосферными газами (дифференциальное поглощение). При этом плавно изменяющиеся с длиной волны изменения в спектре, вызванные поглощением и рассеянием излучения атмосферным аэрозолем, а также молекулярным рассеянием света атмосферными газами исключаются из рассмотрения и не влияют на результаты измерений. Таким образом, в основе метода лежит разделение спектра на плавно меняющуюся и дифференциальную части.

Измерения но описанному методу проводятся следующим образом. Световое излучение от источника непрерывного излучения (дуговой ксеноновой лампы) коллимируется телескопом и направляется на атмосферную трассу. На противоположном конце трассы установлен ретрорефлектор, например уголковый отражатель, который отражает часть излучения обратно в сторону телескопа. Часть излучения, прошедшего трассу в обратном направлении, попадает в апертуру приемного канала телескопа и фокусируется на входном окне оптоволоконного кабеля.

По оптоволоконному кабелю световое излучение попадает на входную щель спектрографа, в котором разлагается в спектр. В выходной плоскости спектрографа установлена линейка фотодиодов, сигнал с которой оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и поступает в компьютер для дальнейшей обработки.

В процессе обработки спектр излучения, прошедшего трассу, разлагается на плавно меняющуюся и дифференциальную части, дифференциальная часть сравнивается со спектрами поглощения газовых компонент, присутствующих в атмосфере. Поскольку каждый газ имеет свой индивидуальный спектр поглощения, анализ спектров позволяет идентифицировать поглощающие газы и определить их концентрации. Обработка спектров проводится в компьютере автоматически. При этом используются специальные математические методы, например метод наименьших квадратов в сочетании с методом сингулярного разложения матриц.

Описанная выше схема метода имеет идеализированный характер. На практике имеют место факторы, мешающие в полной мере реализации этой схемы. Во-первых, спектр исходного излучения лампы не является идеально непрерывным, но в силу ряда причин содержит тонкие структуры, которые при обработке могут быть приняты за спектры поглощения газовых компонент. Во-вторых, чувствительность отдельных пикселов диодной линейки случайным образом меняется от пиксела к пикселу, что также приводит к возникновению паразитных тонких структур. И хотя их относительная величина составляет доли процента от общего сигнала, но для дифференциального метода это большая величина, поскольку с его помощью фиксируются поглощения газами, составляющие (0.01-0.1)%. Для исключения указанных паразитных структур отдельно регистрируют исходный спектр ксеноновой лампы (референтный спектр), использующийся в процессе обработки. Дополнительная сложность заключается в том, что при регистрации как референтного спектра, так и атмосферного спектра возникают дополнительные паразитные структуры в самом спектрографе, особенно заметные в том случае, когда дифракционная решетка освещается неравномерно или имеются небольшие дефекты решетки. Существенно, что данные тонкие структуры в спектре зависят от углового распределения излучения, освещающего решетку, на входной щели спектрографа. Все описанные выше структуры накладываются друг на друга и регистрируются совместно. Для того чтобы паразитные спектральные структуры могли быть исключены при обработке, необходимо, чтобы они были идентичны для референтного и атмосферного спектров и минимальны по величине. Для выполнения этих требований угловые распределения излучения, освещающего решетку, на входной щели спектрографа должны быть однородными и идентичными для референтного и атмосферного спектров.

Для этого выбирается такая схема регистрации референтного пучка излучения, при которой обеспечивается аксиальное угловое распределение референтного излучения, близкое к аксиальному угловому распределению для атмосферного излучения. Дополнительно излучение пропускается через смеситель мод, который при условии равенства аксиального углового распределения на входе обеспечивает смешивание излучения по азимутальным углам и выравнивание по аксиальным углам, в результате чего образуется на выходе плавное колоколообразное распределение излучения, одинаковое по форме для референтного и атмосферного пучков.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - блок-схема устройства, на фиг.2 - оптическая схема при регистрации атмосферного пучка излучения, на фиг.3 - то же, при регистрации референтного излучения, на фиг.4 - схема узла для создания референтного пучка излучения, на фиг.5 - схема смесителя мод (без кабеля), на фиг.6 - схема намотки кабеля на катушки смесителя мод, на фиг.7 - конфигурация пучков излучения на входе оптоволоконного кабеля, на фиг.8 - измеренное угловое распределение излучения на выходе оптоволоконного кабеля без смесителя (а) и со смесителем (б) мод, на фиг.9 - данные измерений концентрации газов О₃ и NO₂ 30 июля - 1 августа 2003 г. в Обнинске, на фиг.10 - данные измерений концентрации газов SO₂ и СН₂О 30 июля - 1 августа 2003 г. в Обнинске.

Трастовый газоанализатор (фиг.1) содержит первый ретрорефлектор 1, установленный на дальнем конце трассы, источник излучения 2 (например, ксеноновую лампу), приемопередающую оптическую систему 3 с установленным внутри нее узлом создания референтного пучка излучения, оптоволоконный кабель 4 со смесителем мод 5, соединяющий оптическую систему 3 со спектрографом (анализатором спектра) 6, соединенным через диодную линейку 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 с компьютером 9, и источник питания 10. Оптическая система 3 (фиг.2 и 3) размещена в корпусе и состоит из вогнутого зеркала 11, двух плоских зеркал 12 и 13, одно из которых 13 установлено с возможностью поворота под углом 45° к оптической оси, в вогнутом зеркале 11 выполнено отверстие 14 для вывода излучения, отраженного от зеркала 12. На торце корпуса со стороны вогнутого зеркала 11 установлен узел крепления 16 оптоволоконного кабеля 5, снабженный сменными фильтрами 17.

Узел создания референтного пучка излучения (фиг.2, 3, 4) содержит штангу 18, установленную на выходе оптической системы перед защитным стеклом, на этой штанге закреплена с возможностью поворота заслонка 19, на которой размещен второй ретрорефлектор 20.

Смеситель мод 5 (фиг.5, 6) состоит из жесткого контейнера 21, внутри которого установлены две металлические катушки 22 и 23, на которые намотан оптоволоконный кабель 4 в виде петель 24.

Работает трастовый газоанализатор следующим образом.

Для проведения измерений выбирается атмосферная трасса, на одном из концов которой размещаются приемопередающая оптическая система 3 (фиг.1) с узлом создания референтного пучка излучения, спектрограф 6, диодная линейка 7, аналогово-цифровой преобразователь 8 и компьютер 9, а на другом конце трассы устанавливается ретрорефлектор 1.

В режиме регистрации атмосферного излучения (фиг.2) плоскость заслонки 19 устанавливают параллельно оси оптической системы. В этом случае второй ретрорефлектор 20 не мешает прохождению излучения с трассы.

Излучение от источника излучения 2, например ксеноновой лампы, попадает на плоское поворотное зеркало 13 и, отразившись от него, попадает на внешнее кольцо вогнутого зеркала 11. При этом внешнее кольцо зеркала 11 становится источником излучения и создает кольцевой пучок направленного излучения, посылаемого на удаленный ретрорефлектор 1. Отразившись от ретрорефлектора, излучение идет обратно и попадает на вогнутое зеркало 11, при этом его внутренне кольцо становится приемником излучения.

Отраженное от зеркала 11 излучение попадает на первое плоское зеркало 12, после чего фокусируется на входе оптоволоконного кабеля 4, вставленного в узел крепления 16.

В режиме регистрации референтного пучка излучения (фиг.3) заслонку 19 устанавливают перпендикулярно оптической оси. Заслонка закрывает апертуру приемной части и перекрывает поступление излучения с атмосферной трассы. Второй ретрорефлектор 20, закрепленный на заслонке 19, оказывается на стыке внешнего и внутреннего колец оптической системы и переводит излучение лампы 2 из внешнего кольца во внутреннее, в результате чего излучение лампы 2 поступает на вход оптоволоконного кабеля 4. При этом аксиальные углы падения излучения на торец оптоволоконного кабеля 4 по отношению к его оси оказываются одинаковыми как для атмосферного, так и для референтного излучения (фиг.7). Распределение же по азимутальному углу для атмосферного и референтного пучков остается различным: для атмосферной трассы излучение распространяется между двумя коническими поверхностями (область 25), а для референтного излучения - между теми же поверхностями, но заполняет пространство между поверхностями не полностью (область 26). Однако последнее обстоятельство не существенно, так как для широкого пучка излучения, заполняющего торец оптоволоконного кабеля, угловое распределение излучения, выходящего из оптоволокна, зависит только от аксиального (но не азимутального) углового распределения падающего излучения. Это означает, что на выходе оптоволоконного кабеля даже без смесителя мод угловые распределения должны быть близки для референтного и атмосферного пучков, что подтверждается примером измерения для реального кабеля без смесителя мод (фиг.8а).

Для большего выравнивания аксиального углового распределения референтного и атмосферного излучений предложено использовать смеситель мод такой конструкции, при которой обеспечено равномерное угловое распределение яркости излучения на выходном конце кабеля. В результате многочисленных экспериментов была подобрана конструкция смесителя мод, при которой достигается наилучший результат по обеспечению равномерного углового распределения яркости на выходном конце кабеля. Такой смеситель выполнен в виде жесткого контейнера, внутри которого установлены две катушки переменного диаметра, на которые петлеобразно намотан оптический кабель из моноволокна, причем размеры катушек, расстояние между ними и число витков кабеля подобраны так, чтобы было обеспечено равномерное угловое распределение яркости излучения на выходном конце кабеля. Пример измерения углового распределения излучения после прохождения смесителя мод представлен на фиг.8(б).

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Натурные исследования содержания загрязняющих газов с использованием ультрафиолетового трассового газоанализатора ДОАС-М1 выполняются эпизодически в г.Обнинск на территории Высотной метеорологической мачты (ВММ) НПО «Тайфун». Измерения проводятся на наклонной атмосферной трассе длиной 225 м, началом которой служит прибор ДОАС-М1, расположенный на уровне земли в лабораторном здании, а концом - ретрорефлектор, установленный на рабочей платформе ВММ на высоте 25 м. Для анализа результатов используются данные измерений метеопараметров (температуры воздуха, направления и скорости ветра) на трех высотах (8,121 и 301 м) ВММ.

На фиг.8 и 9 показан пример измерений, выполненных в Обнинске в период 30 июля - 1 августа 2003 г. Измерялись газы в спектральном диапазоне 295-350 нм (NO₂ и О₃ - фиг.8, SO₂, CH₂O и CS₂ - фиг.9). Измерения проводились с интервалом 5 минут.

Погода 30 июля - 1 августа была в основном ясная, устойчивая; ночной инверсии температуры практически не было. Вечером 30 июля около 19 часов был сильный ливень (время его выпадения показано стрелкой). Из фиг.8 видно, что содержание NO₂ в этот момент резко уменьшилось, а количество озона возросло. В последующие дни, при ясной погоде, суточный ход озона был типичным для июля (с минимумом в ранние утренние часы и максимумом порядка 50 ppb в послеполуденное время). Отмечается хорошая антикорреляция концентраций О₃ и NO₂. Концентрации СН₂О (фиг.9) и CS ₂ (на чертежах не показано) в период измерений были близки к нулю.