Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
2,7 3800—3480 2,64—2,87 320 — 137 77 68
4,3 2500—2160 4,00—4,63 340 27,5 34 31,5
15,0 800—550 12,5—18,2 250 —68 55 47
Т
Рис. 2.18. Пропускание атмосферы в диапазоне 2,8—4,2 мкм:
/ — трасса 300 м, ш = 0,11 см; 2 — тиасса 6.3 км, <в — 1.37 см; 3 — трасса 18,7 км, --=* 5,2 см
Т
Рис. ,2.19, Пропускание атмосферы в диапазоне 4,3—5,6 мкм:
1 — брасса 300 м, ш = 0, П см; 2 — трасса 6,3 км, ш = 1,37 см; 3 — трасса 18,7 км, а> — 5,2 см
чают на основании спектрозонального представления закона Бугера—Беера
тдх -=- ехр (алХ1т),
где а'ь\ — логарифмический спектрозональный показатель поглощения, определенный на дистанции, максимально приближенной К расчетным условиям.
63
т
Рис. 2.20. Пропускание атмосферы в диапазоне 6,5—14 мкм: / — трасса 300 м, © *= 0, И см; 2 — трасса 6,3 км, © « 1,37 см; 3 — трасса 18,7 км, © — 5,2 см
При этом спектральный интервал осреднения выбирают достаточно малым — не более 0,1—0,2 мкм.
Если обозначить спектрозональное пропускание слоя атмосферы L0 при конкретных условиях Тд и, то на основании вышесказанного можно показать, что пропускание на расчетной дальности будет
Ли = (2.18)
Используя выражение (2.18), по вышеприведенной методике можно получить значение эффективной яркости источника для конкретного приемника с учетом пропускания атмосферы.
В тех случаях, когда нет подходящих характеристик пропускания, в качестве нормализованных характеристик стандартной атмосферы можно воспользоваться таблицами спектрозонального пропускания воды и углекислого газа с поправкой на рассеивание с учетом ожидаемого значения метеорологической дальности видения.
Как и в предыдущих случаях, наиболее удобна табличная форма проведения расчетов и представления результатов. Прежде всего определяют рабочий спектральный интервал как интервал, на котором спектральная характеристика приемника с учетом оптической системы имеет существенно не нулевое значение. Проводят спектрозональное разбиение рабочего интервала.
Далее на основании технического задания определяют эквивалентные дальность Ьэ и водность со на основании формул, приведенных в § 2.2. Из таблиц находят наиболее близкие параметры по дальности и водности и выписывают пропускание компонент нормализованной атмосферы. Затем, зная отношение Lp/L0, используя соотношение (2.18), корректируют пропускание атмосферы для расчетных условий.
Используя заданное значение метеорологической дальновидности, на основании зависимостей рис. 2.14 находим спектрозональное значение коэффициента рассеивания. Последующая методика расчета не отличается от расчета по методу Эльдера—Стронга.
При наклонных трассах вследствие непрерывного изменения высоты Н непрерывно изменяются и условия распространения
64
излучения. При увеличении высоты также непрерывно изменяются температура, давление и влажность. Изменение давления, в свою очередь, приводит к изменению абсолютной концентрации СО, в единице объема. Все эти вариации значительно усложняют расчет пропускания на наклонных трассах.
В § 2.2 отмечалось, что на основе экспериментальных данных получена аналитическая зависимость абсолютной влажности атмосферы от высоты (2.8). В тех случаях, когда поглощение излучения определяется парами воды, как в методе Эльдера—Стронга, пропускание можно рассчитать относительно просто.
Пусть трасса начинается от уровня моря и наклонена под углом а к горизонту. Наклонная длина трассы — LT, тогда текущая высота слоев атмосферы, которые она пересекает, будет
Ят = L sin а,
где L изменяется от 0 до LT.
Учитывая это, можно записать выражение для водности элементарного участка наклонной трассы
da = dL = 104/10“°-2i *,n “
где L измеряется в километрах; a0 — абсолютная влажность насыщенных паров на уровне моря.
Проинтегрировав данное выражение, можно найти водность всей наклонной трассы
со = 105 j a0f\0~°-2LsinadL = '"о 2°siim~ (1 ~ 10-D,2i* sin “) =
2,171-10%,/ ^ _ jq—0,2iT sin ^ 19)
Если проанализировать выражение для водности элементарного участка с учетом (2.19), то получим важный в практическом отношении вывод, что при вертикальной трассе (а = 90°) сквозь атмосферу (LT —оо) водность ее будет соответствовать горизонтальной трассе длиной 2,171 км.
Если же необходимо получить более точные значения пропускания атмосферы в наклонных трассах, необходимо вести расчет, основываясь на методе Говарда—Берга—Вильямса, с учетом влияния изменения высоты трассы. С увеличением высоты трассы изменяются давление и температура воздуха, в результате уменьшается абсолютная концентрация вещества и сужаются спектральные линии поглощения. Прозрачность атмосферы увеличивается. Эти процессы не имеют достаточно точного аналитического описания, поэтому общеупотребительным методом является метод разбиения всей трассы на участки с расчетом
3 Г. Г. Ишанин и др.
65
пропускания на них как на горизонтальных, поднятых на высоту Нj. Спектральное пропускание всей трассы находим как
П
ттД1 = П Ti AV
1
В § 2.2 уже отмечалось, что пропускание горизонтальной трассы на заданной высоте можно рассчитывать с переходом от реальной длины трассы на заданной высоте LT. н к эквивалентному значению La по формуле (2.10). Табл. 2.1 может при этом использоваться не только для нахождения коэффициента приведения [(PJРо)т\> но и для разбиения трассы на эквивалентные участки. Геометрическую длину отдельных участков можно найти из выражения
