Главная Каталог статей Физика Приборы и методы экспериментальной физики

Анализ возможностей применения дистанционных оптических методов для измерения концентрации диоксида углерода

Авторы: Костерова А.П.
Опубликовано в выпуске: #3(92)/2024
DOI:
Раздел: Физика \| Рубрика: Приборы и методы экспериментальной физики
Ключевые слова: глекислый газ, парниковые газы, оптические методы, спектр, оптическая плотность, лидар, инфракрасный перестраиваемый лазер, диодный лазер с распределенной обратной связью, корреляция
Опубликовано: 17.07.2024

Актуальной задачей для современного мира является контролирование концентраций парниковых газов в атмосфере с использованием дистанционных оптических методов их обнаружения. В данной работе приведены результаты анализа открытых баз спектральных данных в диапазоне волновых чисел 500…10 000 см–1 для обнаружения диоксида углерода. Выполнен расчет оптической плотности и смоделированы матрицы кросс-корреляции спектров углекислого газа с компонентами атмосферного воздуха, что позволило определить оптимальные спектральные диапазоны для обнаружения и измерения концентрации углекислого газа в атмосфере. В соответствии с полученными результатами подобраны оптические устройства для детектирования CO2, подходящие под установленные диапазоны.

Литература

[1] Lindsey R. Climate and earth’s energy budget. NASA Earth Observatory, 2009, vol. 680.

[2] Чернокульский А. Климат как отражение облаков. Наука и жизнь, 2017, № 10, с. 70–77.

[3] Johnson K.A., Johnson D.E. Methane emissions from cattle. Journal of animal science, 1995, vol. 73, no. 8, pp. 2483–2492. https://doi.org/10.2527/1995.7382483x

[4] Prentice I.C., Farquhar G.D., Fasham M.J.R. et al. The carbon cycle and atmospheric carbon dioxide. Climate change 2001: the scientific basis, Intergovernmental panel on climate change, 2001, pp. 185–187.

[5] Zhou L. et al. Carbon dioxide sensor module based on NDIR technology. Micromachines, 2021, vol. 12, no. 7, art. 845. https://doi.org/10.3390/mi12070845

[6] Koskinen V. et al. Cantilever enhanced photoacoustic detection of carbon dioxide using a tunable diode laser source. Applied Physics B, 2007, vol. 86, no. 3, pp. 451–454. https://doi.org/10.1007/s00340-006-2560-z

[7] Wang J. et al. A fibered near-infrared laser heterodyne radiometer for simultaneous remote sensing of atmospheric CO2 and CH4. Optics and Lasers in Engineering, 2020, vol. 129, pp. 106083. http://dx.doi.org/10.1016/j.optlaseng.2020.106083

[8] Li G., Dong E., Ji W. A near-infrared trace CO2 detection system based on an 1,580 nm tunable diode laser using a cascaded integrator comb (CIC) filter-assisted wavelength modulation technique and a digital lock-in amplifier. Frontiers in Physics, 2019, vol. 7, pp. 199. http://dx.doi.org/10.3389/fphy.2019.00199

[9] NASA Science Editorial Team. First Flights for CO2-Detecting Lidar. URL: https://science.nasa.gov/science-research/science-enabling-technology/technology-highlights/first-flights-co2-detecting-lidar/ (accessed December 4, 2023).

[10] Zhu Y. et al. Airborne validation experiment of 1.57-?m double-pulse IPDA LIDAR for atmospheric carbon dioxide measurement. Remote Sensing, 2020, vol. 12, no. 12, art. 1999. https://doi.org/10.3390/rs12121999

[11] Спектроскопия атмосферных газов. URL: https://spectra.iao.ru/home (дата обращения 20.11.2023).

[12] 1572nm DFB SM Laser diode (Type B). Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=934 (дата обращения 2023-12-12)

[13] 1570nm DFB PM Laser diode. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=567 (accessed December 12, 2023).

[14] 1570nm DFB SM Laser diode. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=566 (accessed December 12, 2023).

[15] 2004nm DFB PM Laser diode. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=442 (accessed December 12, 2023).

[16] 1648.2nm DFB Laser Chip. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=548 (accessed December 12, 2023).

[17] 1625nm DFB Laser Chip. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=547 (accessed December 12, 2023).

[18] 1605nm DFB SM Laser diode?TO39. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=830 (accessed December 12, 2023).

[19] 1576nm DFB PM Laser diode. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=576 (accessed December 12, 2023).

[20] 1574nm DFB PM Laser diode. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=582 (accessed December 12, 2023).

[21] 1550nm FP PM Module Laser Diodes. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=471 (accessed December 12, 2023).

[22] 1053nm DFB PM Laser diode. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=453 (accessed December 12, 2023).

[23] 1046 nm SM Narrow Linewidth Laser Diodes. Available at: http://ld-pd.com/?a=cpinfo&id=1361 (accessed December 12, 2023).