Источники и приёмники Излучения (1059978), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Это справедливо при сравнительно низких давлениях и на коротких трассах. По Мере увеличения длины трассы относительная величина потока в полосе поглощения уменьшается. В результате, начиная с какоро-то расстояния поток будет уменьшаться только за счет крыльев полос поглощения. В связи с этим поглощение в конечном спектральном интервале изменяется по закону, весьма отличному от ° кспоненциального.
Вн астоящее время разработаны и используются ряд расчетных Методов определения пропускания атмосферы, базирующихся а йк периментально полученных материалах. Каждый из этих метос дов разрабатывали с теми или иными допущениями. Естественно, что метод расчета для решения поставленной задачи надо выбирать всходя из условия справедливости этого допущения в каждом конкретном случае.
Для расчета пропускания трасс большой протяженности, расположенных в нижних и средних слоях атмосферы, разработан Метод Эльдер а — Стронга, которыйбазируется патом, ности. что пропускание атмосферы определяется в районе окон пр.з а- ости. Кроме того, принимается, что вариации коэффициента Поглощения определяются только параметрами воды, что позво- Таблича 2Я расчетные ковффнкненты нропусканкк атмосферы оо методу Эльдера †Строн ляет использовать только один изменяющийся параметр о»в толщину слоя осажденной воды.
На основании экспериментальных данных авторы метода предложили следующую формулу для определения пропускання (%) в конечном спектральном интервале: тьк = 1« к! )я оу (2 12) где 1, и й, — коэффициенты, зависящие от спектрального интервала; оу — водность, мм. Значения коэффициентов бе- 106.3 106,3 96,3 81,0 72,5 72,3 51,2 15,1 16,5 17,! 13,1 13,1 12,5 21,2 0,7 — 0,92 0,92 — 1,1 1,1 — 1,4 1,4 — 1,9 1,9 — 2,7 2,7 — 4,3 4,3 — 5,9 ! 11 П1 1Ч Ч Ч! Ч11 кк Мг ьд = тди )( Мгкто»Зь с(), ьк где Х„ и Х„ — начало и конец соответствующего спектрального интервала.
Эффективную светимость источника находят как сумму его эФфективных' светимостей в спектральных интервалах. Расчет рут из табл. 2.5 в соответствии с выбранным спектральным интервалом. Область применения метода от 0,7 до 5,9 мкм по спектральному интервалу и по дальности начиная с 2 км. При использовании метода Эльдера †Строн, как правило, решается задача отыскания эффективной яркости источника для данного приемника излучения с учетом пропускания атмосферы и оптической системы. Поэтому исходными данными для расчета должны быть: спектральная плотность энергетической светимости источника М,„, необходимые параметры трассы для определения ее водности со (см. 9 2.2), спектральный коэффициент пропускания оптической системы т„„ и относительная спектральная чувствительность Я используемого приемника излучения. Расчет начинают с определения водности трассы по соотношениям, приведенным в 9 2.2, с учетом ее протяженности !.„ средней относительной влажности 7 и температуры воздуха Т,.
Зная водность трассы оу, по формуле (2.12), используя коэффициенты й и 1» из табл. 2.5, определяют пропускание атмосферы в спектральных интервалах тд„,. Затем рассчитывают аффективную светимость источника в спектральных интервалах с учетом спектральной плотности его свети- масти М,„, неравномерности пропускання оптической системы т,ь и относительной спектральной чувствительности Я используемого приемника излучения удобно производить с регистрацией промежуточных ез льта в ц форме таблицы. Заканчивают расчет учетом ослабления светимости источника из-за рассеивания атмосферы в соответствии с эмпирической фо млой Эльдера †Строн в и Мв — — тр ~; Мг ьы = 0,998ы ~; М, ддь г! г! где со — водность трассы, мм Н О, для трасс небольшой протяженности более целесообразно использовать метод расчета и р оп уск ан и я атмосферы Говарда, Берга и Вильямса.
По этому методу коэффициенты пропускания вычисляют отдельно для окон пропускавшая и для полос поглощения. При этом в окн в окнах учитывают только рассеяние, а в полосах — только поглощение. В соответствии с отмеченными в начале параграфа особенностями поглощения в спектральных интервалах прн большой кон: центрации поглотителя поглощение увеличив ет , иально логарифму его количества, а прн малых концентрациях— , пропорционально квадратному корню количества поглотителя. В соответствии с этим авторы метода предложили для нахожде, ния произведения среднего значения поглощения в полосе на ее "' ширину (см ') использовать следующие выражения: ~к! (в ! к кв Ььч,= ) а с(ч=-с!гы'~(Р+ Рв)" (2.13) ~н! ч г а,", = ~ .б.
=- а ")р" ( + Р .,"" У') чк! в "для воды н углекислого газа в случае «слабой» (малопоглощающей) ,! полосы. Для Д полос, отличающихся большим поглощением,— , «сильных» полос — соотношения уже др другие: "кг йв Ььч,— — ) ачдч= с!+0!!ясо+ме!я(Р+Рв): (215) чав (2.14) чк! (У.г ~-'=с! +О)' )кйг+к« ")д(Р ( Р ) (г215) "к! ,!' где со — водность трассы, мм Н,О, ))7 — толщина слоя СО„ ! ..„йтм см; с, и и 0 — табличные коэффициенты, характеризующие ' фтдельные полосы поглотителя; Р— атмосферное давление, мм "; .рт. сг.; „, Р, „— парциальное давление поглощающих примесей; , чв — границы спектрального интервала полосы поглощения $ волновых числах, см 59 Парциальное давление паров воды и углекислого газа для арктических областей н даже средних широт мало по сравнению с атмосферным давлением.
Поэтому влияние Р, и Р, в формулах (2.13) — (2.16) ие выходит из пределов погрешности определения табличных коэффициентов. В тропических условиях, особенно в период муссонов, когда атмосферное давление падает, а относительная влажность стремится к 100е6, влияние парциального давления паров воды может дать заметную поправку Р / и 100 где 1, — упругость насыщенных паров воды, зависящая от темпе. ратуры, мм рт. сг, Эта зависимость приведена ниже: ге,гС ,, .....
10 15 20 25 30 35 40 45 50 !и, МП« , . . . . . 1,227 1,704 2,337 3,167 4,243 5,624 7,377 9,565 !2,34 Одна и та же полоса поглощения в зависимости от условий на трассе может быть и «сильнон», и «слабой». Поэтому для оценки применимости формул (2.13) и (2.14) или (2.16) и (2.16) вводится критерий Ьдтс( Ьдт ма (2. 17) где Ьд, дается в таблицах. Если это условие выполняется, то используют первую группу формул. Среднее значение пропускания конкретной полосы поглощения вычисляют по формуле тд„, = 1 — адт! = 1 — Ьдт,)(тиг — ти!).
Достаточно часто полосы поглощения перекрываются. В частности, полоса поглощения воды может перекрываться частично полосой поглощения углекислого газа (рис. 2 16). Естественно, что суммарное поглощение в этой зоне будет больше, чем в каждой нз полос, но не равно их сумме. Действие более слабой полосы будет ослабляться более сильной. Чтобы учитывать это явление, используют специальный коэффициент влияния е„который зависит от Ьд,, более сильной полосы (рнс. 2.17). Пропускание в полосе перекрытия определяют нз соотношения Если е сильной полосы больше 600, то влиянием слабой в полосе перекрытия можно пренебречь. При определении применимости расчетйых соотношений (2.17) может возникнуть ситуация, когда для конкретной полосы необходимо вести расчет как для сильной, а характеризующих ее коэффициентов в соответствующей блице нет.
В этом случае бирают коэффициенты блиайшей сильной полосы. При использовании этого ягода для расчета энергети- ках соотношений оптико- ектронного прибора в отли„ве от предыдущего кроме т,"„ ределения водности трассы ,и мм Н,О) необходимо опре- нть концентрацию СО, Л~ Лгхг Д» Х,мям йг, атм. см) по методике, рас- отренной в32.2. Затем весь абочий спе альный нн Рис. 2.!6. П гло'цепке 'тыосферы и по.
лосе перекрытия ал, используя таблицы .6 — 2.9, необходимо разбить на участки в соответствии с хаактерными признаками: полоса поглощения Н,О, полоса поглоения СО„полоса перекрытия, окно пропускання. Затем рассчитывают пропусканне для слабых полос н оцениют применимость приближения. Рассчитывают пропускание я сильных полос и полос перекрытия. С использованием метокн 22.2 учитывают ослабление рассеиванием в окнах пропуания. Рассмотренные методы расчета пропускания атмосферы, в осонностн метод Говара — Берга — Вильямса, дают неплохое в сред- соответствие между ожидаемым и реальным пропусканием. днако они основаны на учете основных механизмов поглощения учения с использованием осреднения по пропусканию в конечх спектральных интервалах. В ряде случаев. когда источники излучения имеют сложный ектральный состав или проявляются дополнительные мехазмы поглощения, расчеты, основанные на них, дают большую ибку. В таких случаях целесообразно использовать метод расчета, ованный на экспериментальных результатах.
Этот метод, полу- а, чивший название метода ста н.! д а р т н о й а т и о с ф е р ы, базируется на наличии большого числа экси периментально измеренных характеристик спектрального пропускання трасс различной дальности прн различных 27 условиях (рис. 2.18 — 2.20). Чтобы перейти от стандартной (нор- мализованной) обстановки к ожидаемым !сс 700 ЛРР 4РРЯрм условиям работы прибора, используют 2 ! 7 ! р и ф и пес к и а е с о ! ) и и е н ы п Р и в ел е н и Я п о д а в л е н н ю ко»ффициеите илияРиия или высоте, рассмотренные в 3 2.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
