Выбор спектральных участков для дистанционного газоанализа с использованием широкополосного источника

Авторы: Калашникова В.А.
Опубликовано в выпуске: #10(63)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-10-739
Раздел: Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы | Рубрика: Лазерные и оптико-электронные системы
Ключевые слова: экологический мониторинг, дистанционный газовый анализ, загрязнители, пропускание газа, концентрация, спектр, широкополосный источник излучения, математическое моделирование
Опубликовано: 15.10.2021

Важной задачей экологического мониторинга является определение концентраций загрязнителей атмосферы. Основная возникающая проблема при использовании широкополосного источника излучения — невозможность аналитического определения концентраций газов по результатам измерений ослабления на трассе зондирования. В данной статье проведено математическое моделирование. Показано, что для многих загрязнителей атмосферы существуют спектральные участки, для которых с приемлемой погрешностью возможен переход от точного уравнения (системы уравнений в случае многокомпонентной газовой смеси) к приближенному аналитическому выражению. Оценена зависимость максимальной погрешности, возникающей при переходе от точной формулы к приближенной, от концентрации исследуемого газа.

Литература

[1] Manisalidis I., Stavropoulou E., Stavropoulos A. et al. Environmental and health impacts of air pollution: a review. Front. Public Health, 2020, vol. 8, art. 14. DOI: https://doi.org/10.3389/fpubh.2020.00014

[2] Козинцев В.И., Белов М.Л., Городничев В.А. и др. Лазерный оптико-акустический анализ многокомпонентных газовых смесей. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

[3] Liu X., Cheng S., Liu H. et al. A survey on gas sensing technology. Sensors, 2012, vol. 12, no. 7, pp. 9635–9665. URL: https://doi.org/10.3390/s120709635

[4] Killinger D.K., Menyuk N. Laser remote sensing of the atmosphere. Science, 1987, vol. 235, no. 4784, pp. 37–45. DOI: https://doi.org/10.1126/science.235.4784.37

[5] Федотов Ю.В., Городничев В.А. Особенности количественного абсорбционного газоанализа с использованием широкополосного источника излучения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2008, № 3, с. 16–27.

[6] Zuev V.E. Signals and noise in laser ranging. J. Russ. Laser Res., 1987, vol. 8, no. 4, pp. 283–426. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01120343

[7] NT270 series. Tunable wavelength NIR-IR range DPSS lasers. ekspla.com: веб-сайт. URL: https://ekspla.com/product/nt270-tunable-wavelength-nir-ir-range-dpss-lasers/#tab3 (дата обращения: 26.04.2021).

[8] Sharpe S.W., Johnson, T.J., Sams R.L. et al. Gas-phase databases for quantitative infrared spectroscopy. Appl. Spectrosc., 2004, vol. 58, no. 12, pp. 1452–1461. DOI: https://doi.org/10.1366%2F0003702042641281

[9] Gordon I.E., Rothman L.S., Hill C. et al. The HITRAN2016 molecular spectroscopic database. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 2017, vol. 203, pp. 3–69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2017.06.038