Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Аэрозоль является
одним из важнейших компонентов окружающей среды,
оказывающим большое влияние на всевозможные
физические процессы, происходящие в атмосфере.
Именно с аэрозолями связаны процессы загрязнения
воздушного бассейна Земли и переноса
радиоактивности.
В настоящее время в связи с нарастающим антропогенным загрязнением атмосферы особую актуальность приобретает мониторинг экологических последствий этого процесса и динамика климатических условий обусловленная концентрацией аэрозолей в атмосфере. Поэтому исследования атмосферных аэрозолей приобретают все большее значение. Особо важным фактором при решении этого вопроса является то, что нам необходимо иметь информацию о рассеивающих свойствах как ансамбля аэрозольных частиц, так и данные по рассеянию от каждой отдельно взятой частицы, а также измерения этих характеристик. Основной интерес представляют данные о размере частицы, ее форме, структуре и показателе преломления. Все эти показатели частицы позволяют глубже понять природу аэрозольных образований в атмосфере. Все параметры рассеяния аэрозолей играют принципиально важную роль при разработке различного вида оптических приборов, работающих в атмосфере, как на приземных трассах, так и из космоса. Знание этих параметров необходимо также для
определения процессов массопереноса в атмосфере экологического мониторинга и экологического контроля.
Все вышесказанное определяет важность измерена вышеуказанных характеристик частиц, причем, с максимальне высокой точностью. Следовательно, любое расширение возможностей измерения параметров атмосферных аэрозолей является, на наш взгляд, несомненно актуальной задачей.
ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ является улучшение информационных свойств, повышение точности и быстродействия фотометрических преобразователей для исследования микрофизических свойств атмосферного аэрозоля.
Исходя из поставленной цели, можно определить решаемі задачи как:
1. На базе уравнений электродинамики провес исследование тех специфических характеристик индикатрись рассеяния, которые могут нести информацию о показателе преломления, структуре и форме частицы
2. На базе известных и полученных данных рассмотреть возможности улучшения метрологических характеристиі измерителей индикатрис рассеяния. Решение этой задачі-включает в себя, прежде всего, уменьшение времени измерения индикатрисы рассеяния с тем, чтобы обычно используемые критерий "замороженное атмосферы" выполнялся наилучшие образом. Кроме того, необходимо решить внутреннюю задачу повышения точности измерений индикатрисы рассеяния.
3. Улучшение метрологических характеристик счєтчикое частиц за счет использования дополнительной информации оЄ
индикатрисах рассеяния и зависимости этих параметров от показателя преломления и формы частиц. На базе этих исследований усовершенствование существующих схем интерференционных счетчиков частиц.
-
Впервые предложена новая оптическая , схема построения индикатрисометров, позволяющая снизить время измерения индикатрисы рассеяния и обеспечить выполнение условия "замороженности атмосферы", что является необходимым условием при исследовании нестационарных, неизотропных сред. Кроме того, эта схема позволяет значительно уменьшить габариты прибора. Рассмотрены два варианта выполнения оптической схемы индикатрисометра.
-
На базе анализа уравнений рассеяния показано, что в интерферометрических счетчиках частиц с независимым определением размеров частиц, соотношение амплитуд сигнала на различных длинах волн несет информацию о комплексном показателе преломления частицы. Предложена оптическая схема построения интерферометрического счетчика частиц и блок-схема блока электронной обработки сигналов для получения информации о комплексном показателе преломления частицы.
-
На основе проведенного анализа было показано, что узкие лепестки индикатрисы рассеяния несут информацию о форме частиц. В результате чего предложена оптическая схема построения интерферометрического счетчика частиц и блок-схема блока электронной обработки сигналов для получения информации о форме частицы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ представленной работ! заключается в том, что:
-
На базе решения уравнений электродинамик определены свойства индикатрис рассеяния в зависимости о показателя преломления, формы и структуры часицы.
-
Впервые предложены две принципиально новы схемы построения измерителей индикатрис рассеяния позволяющих существенно повысить скорость измерена индикатрисы рассеяния, и тем самым выполнить условиі "замороженности атмосферы".
-
Впервые предложены две новых схемы построена интерференционных счетчиков частиц, отличающиеся тем, что і них независимо измеряются размеры частицы. Кроме того, п< интегральной характеристике рассеяния на различных длина: волн определяется усреднненный показатель преломлениі частицы, а по узкополосным пикам индикатрисы рассеяния н< различных длинах волн можно судить о форме частицы.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ: 1.Две принципиально новые схемы измерителей индикатрис рассеяния с улучшенными метрологическими характеристиками, позволяющими осуществлять исследования нестационарных аэрозольных образований при выполнении условия "замороженное атмосферы".
2. Возможность использования структуры индикатрис рассеяния -на различных длинах волн одиночной частицы для независимого определения показателя преломления и формы частицы.
3. Две новые оптические схемы построения счетчиков частиц, в которых на базе интегрального измерения рассеяния в широких апертурных углах на различных длинах волн независимо определяется усредненный показатель преломления, а по узкополосным пикам индикатрисы рассеяния отдельной частицы можно судить об их форме.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты данной диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах:
Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Обнинск-Барнаул, 1988);
Международная научно-техническая конференция "Авионика" (Киев, 1995);
Международный конгресс "Развитие мониторинга и оздоровление окружающей среды" ( Казань, 1994 );
Межреспубликанский симпозиум "Оптика
атмосферы и океана" (Томск, 1996 г.)
Межреспубликанский симпозиум по
распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах (Томск, 1997).
ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации отражено в 17 публикациях и одном авторском свидетельстве.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Основной
