Введение к работе
В настоящей работе обобщены результати нсоледований, вішол-.'ншзх автором в период о 1975 - 1997 гг, направленных на создание, '.зв'лтке и внедрение автоматизированных измерительных оптико-олект-лшых комплексов для атмосферно-оптических исследований в широком театральном диапазоне, накопление статистически достоверных и мет-кпсгически обеспеченных данных и создание на их основе инженерных тодЕк оценки и расчета энергетических потерь в атмосферном канале фракрасных оптико-электронных приборов (ОЭП).
Последние несколько десятилетий характеризуются возросшим ин-рэеом к проблеме распространения излучения видимого и инфракрае-го диапазонов спектра в атмосфере Зомли. Это вызвано несколькими ичагааыи. Появились новые источники излучения - оптические кванто-е генераторы и новые высокочувствительные приемники исчучения.
0 в свои очередь послужило стимулом к созданию нового класса оп~
ко - электронных приборов различного назначения, работящих но
опяенных оптических трассах з атмосфера Земли. Их разработка нв-
зможна без знания точных количественных данных об ослабляющих ха-
ктеристиках атмосферы.
Но мзньшее значение имеют задачи геофизического и потрофиэи-гкого содержания - ото ироздо всего радиационный пвроноо излучо-
1 п атмоофйрах шепот, иитарпротация данных наблюдений природних
зурсов Земли из космоса, исследование процессов эволюции Земной
юсфэры, контроль загрязнения окружающей среды и т.д.
Успошюо решение указанных задач зависит от наших знаний об піко - физических хпращ еристиках Земной атмосферы, и частности, оутошш^ Щ оойониіік вариаций и зависимости от метлоролЩ'нчоских»
в том числе и циркуляционных условий в разных географических ра нах Земного шара.
Следует отметить, что в настоящее время полная информация физико - химических характеристиках атмосферы отсутствует как у в стране, так и за рубежом, а ее получение требует дальнейших т ретических и экспериментальных исследований. С другой стороны ин нерныки потребностями на повестку дня атмосферно - оптичес исследований поставлена задача создания оптической модели атмоо ры. Она может быть разработана только опираясь на анализ обширн материала экспериментальных исследований закономерностей распро ранения излучения видимого и ИК диапазонов спектра в атмосфере 3 ли. Особенно остро эта проблема стоит в связи с бурным развит тепловизионной техники, как общегразданского, так и военного наз: чения, работающей в ближнем и среднем ИК-диапазоне. Получение э данных требует соответствующего аппаратурного обеспечения. Все ставит новые и сложные задачи перед методами и средствами измере: оптико-физических параметров атмосфзры и обуславливает актуально рассматриваемой в работе проблемы.
В течение последних трех десятилетий были выполнены вес: многочисленные экспериментальные исследования по проблеме ослаб, ния видимой и ИК - радиации в Земной атмосфере. В России эти раб» выполнялись в основном в Институте физики атмосферы АН СССР, Инс туте оптики стмосферы СО АН СССР, Главной геофизической обсерва' рии им.А.И.Воейкова, Государственном оптическом институте им.С Вавилова, Институте экспериментальной метеорологии, Ленинграде] гос.университете, Государственном институте прикладной оптики и ] де других организаций АН СССР и Госкомгидромета.
Следует,в первую очередь, отметить исследования Г.В.Розенберга &А) и В.Е.Зуева(ИОА) и их сотрудников: Георгиевского Ю.С., Шуку-зв А.Х., Кабанова М.В., Пх?лагова Ю.А., Панченко М.В., а также следования выполненные Броунаїтейном A.M. в ITO, Федоровой Е.О. и селевой М.С. в ГОИ, Москаленко Н.И. и Филипповым В.Л. в ГИПО.
Эти исследования, как правило, проводились в разных климати-яшх зонах, были методически и статистически обеспеченными. Одна-в этих работах использовалась различная аппаратура, созданная [ решения конкретных задач, определяемых целями исследований. їлиз полученных результатов с учетом комплексности проводимых ледовяний позволил выработать ряд общих требований предъявляемых риборлому оснащению соответствукадих измерений. Это послужло осой для создания в ГИПО автоматизированного комплексе оптнко-ктронных приборов для изучения оптико - физических параметров осферы. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Цель диссертационной работы состояла в создании и освоении ав-атизированного приборного комплекса, позволяющего оперативно по-зть Достоверную експериментальную информацию об оптико - физи-жах параметрах атмосферы с учетом погодно-климатических факто-, а также природных и антропогенных источниках загрязнения воз-гого бассейна и разработать на етой основе инженерные методики aw и расчета энергетических потерь в атмосферном канале Ж ОЭП. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
Разработка мотодов и опытных образцов средств измерения оп-> - физических параметров атмосферы.
Накопление информационной базы для рабочей спектральной об-и ЯК ОЭП.
Разработка и внедрение инженерных приложений по атмосфер: оптике, применительно к задачам прояктнрования инфракрасных оптш злектрош:ых систем.
Разработка и внедрение промышленных образцов оптико-вле] ронных приборов в практику организации вкологкческого монитора окружающей среда и санитарного контроля воздуха рабочих зон.
- Разработаны оригинальные приборы для комплексного иссле;
вания оптико - физических параметров атмосферы.
Получен массив експериментальних данных, позволивший ефі мудировать оригинальные статистически обоснованные вывода о реп налышх особенностям аэрозольной атмосферы и по поглощению іш$] красного излучения атмосферными газами.
Разработаны инженерная методика оценки пропускания атмоо; ры и типовые состояния оптической погоды с их классификацией в і терееах применения в расчетах характеристик атмосферного канала і фракраеяых оптико - электронных систем.
Разработан ряд оригинальных оптико-електрошшх измерите, запыленности воздуха применительно к задачам санитарного контр< рабочих зон и экологического мониторинга окружающей среда. Разра< тан вариант лидарного комплекса для дистанционного контроля пыле] газового загрязнения промышленных зон.
-
Научно - технические решения, заложенные в основу разраб< ки комплекса приборов для измерения оптико - физических пераыэт] атмосферы.
-
Статистические характеристики аэрозольного ослабления, го
яя атмосферными газами и в континууме водяного пара.
-
Полевая инженерная методике оперативной оценки пропускания $еры и типизация состояний оптической погоды в рабочих спект-ых .диапазонах ОЭП (приборы ночного видения, тепловизоры, лока-и т.д.).
-
Научно-технические решешш, заложенные в модификациях ОЭП кологичоского мониторинга ("Квант", "Луч-ДПР"), их промышлен-своение и внедрение.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ полученных в диссертации результатов еляется потребностью в них:
при проектировании инфракрасных оптико - электронных систем, авдих по атмосферному каналу;
при разработке инженерных оптических моделей атмосферы, ис-уемых ігри интерпретации спутниковых данных;
- при разработке инженерных методик оценки пропускания атмос-
используемых при натурных испытаниях оптико - электронных
ров;
- при разработке и серийном освоении промышленных образцов
ров для экологического мониторинга окруяащей среды и санитар-
контроля воздуха рабочей зоны.
Приборные разработки дважды удостоены Всесоюзной премии им.
мика С.И.Вавилова(Вторая за 1979 г. и Третья за 1981 г.) в об-
: научного приборостроения.
Обобщенные результаты экспериментальных исследований внедрены:
- при разработке отраслевой "Оптико - геофизической модели
сферы (Тропосфера - 82)" ГИПО, Казань, 1982 г.
Технические решения представленные в работе внедрены :
- в -
при разработке и освоении серийного производства ряда п боров для контроля запыленности воздуха;
при разработке и внедрении в промышленную эксплуатацию зерной станции для контроля пылегазового режима в карьере местор дения "Мурунтау'Чр.Узбекистан).
Внедрение результатов диссертации при разработке конкрет оптико - электронных приборов в организациях отрасли подтвержд соответствующими актами внедрения.
Основные результаты опубликованы в 45 статьях в централь журналах и тематических сборниках центральных издательств, а тг в монографии. Оригинальные технические решения заложенные в осе представленных приборных и технологических разработок подтвержу 4 авторскими свидетельствами.
Основные материалы работы докладывались на : Всесоюзном ее щании по атмосферной оптике (г.Звенигород, 1974 г.); Всесоюзной учно - технической конференции "Современная прикладная оптика и тические приборы"(г.Ленинград, 1975 г.); 1,11,111 Всесоюзных вещаниях по атмосферной оптике (г.Томск, 1976,1982,1983 гг.); Л Всесоюзных совещаниях по распространению лазерного излучения в мосфере (г.Томск, 1977 г.,1981 г.); V Всесоюзном симпозиуме по зерному и акустическому зондированию атмосферы(г.Томск, 1978 ] XI Всесоюзном совещании по актинометрии(г.Таллин, 1980 г.); Вс< юзном совещании по распространению оптического излучения в диспі ной среде(г.Обнинск, 1978 г.); II Всесоюзном совещании по расщх ранению лазерного излучения в дисперсной среде(г.Обнинск, 1982 : IV Всесоюзном совещании по аэрозолям (г.Ереван, 1982 г.).
структура и vsmt работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заклю-шя, приложения и списка литературы. Основная часть работы изло-m на 243 стр., содержит 47 рис. Приложение содерхсит 26 таблиц, юок литературы включает в себя 297 наименований.
