Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Величины Кх и ге для указанных выше «оконз приведены в таблице 5.4, и следовательно, расчеты по формуле (5.34) могут быть легко выполнены при помощи полулогарифмической бумаги, как показано на рис. 5.14. Таблица 5.4 «Окна« н инфракрасном спектре по Элдеру н Стронгу Границы «окна« р Кт то В результате получаются рабочие кривые, позволяющие судить о прозрачности «окон» при различных условиях.
Отметим, что величины Кт и ге были выведены из большого количества экспери- !У я« йш йт тр тл лр 3Ь5«0влгнп~ныл ст«ла Ым тия Рис. 5.14. Графики т= — Кт!пы+!а для некоторых «окопы ментов для эквивалентного слоя воды до 200 л«м; поэтому соотношение (5.34) есть очень прочно обоснованная эмпирическая формула. Однако, хотя формула (5.34) и допускает экстраполяцию в сторону больших содержаний воды, достоверность такой экстраполяции не проверена. 1 П Ш 1Ч Ч Ч! ЧП ЧШ 0,72 — 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 5,9 — 14 15,1 16,5 17,! 13,1 13,1 12,5 21,2 106,3 106,3 96,3 81,0 72,5 72,3 51,2 187 5.5! ПРОЗРАЧНОСТЬ АТМОСФВРЫ Данных для «окна» Н!!! не имеется. Нужно помнить, что формула (5.34) не учитывает дымки; она относится только к тому случаю, когда дымка в атмосфере отсутствует.
Но прозрачность дымки может быть оценена отдельно и введена в вычисления в виде множителя. Например, возьмем «окно» Ч, 1,9 — 2,7 р. Тогда рис. 5.14 показывает, что при отсутствии дымки коэффициент пропускания паров с эквивалентным слоем воды в 10 мм есть 1 = 0,60. Предположим, что длина оптического пути равна 2000 ярдов (ж 1830 лг) и что дымка довольно сильна, У = 2,5 морской мили. Тогда иа рис. 5.13 мы видим, что коэффициент пропускания дымки 1А для 1,9 и 2,7 !А равен соответственно 0,47 и 0,59, а в среднем 0,53, что вместе с тем близко к значению гл — — 0,54 у середины «окна». Отсюда заключаем, что дяя вычислений можно принять коэффициент пропускания дымки у середины «окна»1 тогда общий коэффициент пропускания «окна» приближенно будет: г = 1 ° УА = 0,3.
Поскольку прозрачность дымки падает вместе с расстоянием по экспоненте, а прозрачность «окон» не подчиняется этому закону, при больших расстояниях дымка может играть ббльшую роль, чем пары воды. Возьмем предыдущий пример, который относится к довольно сильной дымке, и заставим расстояние увеличиться до 10 миль, в которых содержится количество паров, эквивалентное слою воды в 100 м.и. Тогда из рис. 5.14 видно, что 1 уменьшается только до 0,40, а га уменьшится до (0,54)'е, или до 0,002. Иэйтс') разработал таблицы и кривые, по которым может быть определена полная прозрачность слоев атмосферы толщиной от 100 до 20000 ярдов (т.
е. от 90 до 18000 и) при концентрации паров воды от 4,6 до 18 мм на слой толщиной в 1000 ярдов (=9!4 м) и при дымке прозрачностью от 100 до 50о/о для света с Л= 0,61 р„ если слой дымки имеет толщину 2000 ярдов ( 1830 м). Под полной прозрачностью здесь подразумевается суммарная прозрачность для излучения в спектральной полосе от 0,7 до 12 р, испускаемого источником заданной температуры, которая определяет спектральный состав излучения. Таблицы и кривые рассчитаны на температуру источников от 373 до 6000' К. Полоса от 0,7 до 12 р разделена на 12 меньших полос, которые не совпадают с «окнами» Стронга и Элдера, но служат для той же самой цели. Большая ценность этой работы состоит именно в получении сразу полной прозрачности.
В своей работе Иэйтс использует данные Джебби ') для расчета ослабления в дымке и данные Говарда ') для водяного пара г) Та!ее Наго1д, То!а! Тгапзт1вв!Оп о! Гйе Агтозрвеге 1и !Ье 1Чеаг-1п1гагед, Хача) кезеагсЬ 1.аЬога!огу Веро!! 8558 ($ер!ешЬег 1951). в) См. сноску на стр. 180. в) Но чг а гд Л. Н., ТЬе ДЬзогрг!оп о! Хеаг-1п!Тагед В1асК Воду йагпайоп Ьу д!гповрЬегк СагЬоп О!охще апд ТЧа!ег туарог, ОЬю 3!аге ()и!четв!!у йезеагсЬ гоппда!!Оп, рго1ес! 407, йерог! )ЧЬ 1 (Магов 1950). 188 испгскднив и васпгоствднвниа иневлквдсных лтчвй [гл.
5 в пределах эквивалентного слоя от 0,02 до 2,0 мм. Элдер и Стронг заметили, что результаты Иэйтса хорошо совпадают с формулой (5.34) при малых концентрациях пара, но несколько расходятся при больших. 5.6. Полный выход приемника В ы ч и с л е н и е в ы х о д а. В начале этой главы были показаны приемы использования закона черного излучения для вычисления выхода, причем существование атмосферы не принималось во внимание, а приемник считался одинаково чувствительным на всем Х, 7Ь Б /Я7'/Г/ А од 7ьте7(07777' ~~ (~7 ~Ь8 УАУ~/ / ц к'У (7 ы РФ / й Ра й / ч Ру ч Е1 7 й l г Ф Х Блина вопиы в миВронах Рнс. 5.15..71 источника ири 500~К, Зт для РЬЯ н РЬТе, г1 для слоя атмо- сферы толщиной в 2000 ярдов и эквивалентного столба воды в 17 м.к.
спектре. Теперь мы можем показать, как определить полный выход избирательного приемника с учетом ослабления в атмосфере. С этой целью на рис. 5.15 повторены кривые относительного спектрального выхода, показанные на рис. 5.11, и кривая прозрачности для концентрации водяного пара, соответствующей эквивалентному слою в 17 м.и, показанная на рис. 5.12; кроме того, нанесена часть кривой (до ее максимума на 6 Р) относительной спектральной мощности излучения черного тела прн 500 К в качестве характеристики источника излучения.
Чтобы найти полный выход фотосопротивления, нужно вычислить интеграл Е= ~ у~ЯАгО., (5. 35) о где /д — спектральная мощность источника, 8„— относительный спектральный выход приемника, а„— спектральный коэффициент пропускания атмосферы. 190 испясклнив и влопвоствлнвнив иневлкглсных лхчвй [гл.
5 излучения с температурой 500' К: РЬ8(90' К): РЬЗ(293' К) = 4,5, РЬТе (90' К): РЬЗ ( 90' К) = 5,2, РЬТе(90' К): РЬЗ(293' К) = 24,0. Таким образом, если все эти фотосопротивления имеют одинаковую чувствительность на длинах волн, соответствующих максимальному выходу, в действительности охлажденный РЬТе будет в 24 раза чувствительнее РЬЗ при комнатной температуре. Если же, однако, чувствительность РЬТе составляет лишь '/я„от РЬЗ, то он не будет давать никаких преимуществ при измерении суммарной радиации источника в 500'К; тогда отсутствие у РЬЗ охлаждения дает ему неоспоримое превосходство. Контрастность по сравнению с фоном. Прн изучении тепловых приемников подчеркивалось. что измеряемой величиной является результат обмена энергиями между объектом и приемником. Для приемников с фотосопротивлениями это неверно, так как здесь выход зависит только от нагревания приемника приходящим излучением.
Поэтому его выход при черном излучении дается формулой (5.35). Во многих важных на практике случаях нужно выделить объект из фона, который имеет почти ту же температуру например, когда нужно сравнить некоторую часть поверхности полной Луны (температура около 400'К) с соседними или когда фотосопротивление используется в контуре регулирования температуры печи. В этих случаях выход пропорционален величине ЗЕ= / 7л8л~Ф вЂ” ~ 7ьх8ьл~Ф) о о (5. 36) где индекс Ь относится к фону.
Это соответствует выражениям (5.8) и (5.11); (5.17) получается отсюда, если положить и Яь и 1~ равными единице, а ) ./фА=е7'. о Прочие приемы, относящиеся к вычислениям плотности потока, спектральной интенсивности излучения и к применению оптических систем, остаются такими же, как в разобранных раньше примерах.
При этом, если сама оптическая система поглощает избирательно, в формулу (5.36) нужно ввести дополнительно коэффициент пропускания оптической системы. Влияние атмосферного излучения. Пример, иллюстрированный на рис. 5.!6, учитывает только прозрачность атмосферы. Но в областях спектра, где атмосфера полностью поглощает, она сильно излучает. Если абсорбция следует экспоненциальному закону (что. как было указано, не имеет места дла паров воды), 191 оптичвскиз млтвгнллы то спектральная мощность излучения столба атмосферы длиной г см будет: Ул= ) вле Зл Их= — '(! — е ал'), (5. 37) гл о где вл — спектральная испускательная способность как функция длины волны, рл — показатель ослабления.
Согласно закону Кирхгофа при тепловом равновесии отношение —" есть просто функция Планка для черного тела, обладающего Е температурой излучающего газа. Когда рл1 возрастает, член в скобках стремится к единице; поэтому даже сравнительно тонкий слой атмосферы может излучать как черное тело в тех частях, где «1 велико. Например, из рис. 5.!2, б видно, что средний коэффициент пропускания между 5 «л и 6 «л в случае эквивалентного слоя 0,82 мм воды есть приблизительно 0,09. Поэтому испускательная способность этого слоя будет 0,9!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
