Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Якушенков Ю.Г. -> "Теория и расчет оптико-электронных приборов" -> 25

Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.

Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов — М.: Логос, 1999. — 480 c.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка): teoriyairaschetelektronnihpriborov1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 188 >> Следующая


О' 0.4

H чхо

1.75

W

72

н чіо Глава 4. Влияние среды распространения оптического излучения на работу ОЭП

W*,

N2 -

dH'.

Здесь H' — переменная интегрирования (высота).

Для вертикальной трассы, начинающейся на высоте Н,

^ldH'.

Модель LOWTRAN учитывает и аэрозольное поглощение. Коэффициент ослабления пропорционален отношению концентрации частиц D(H) на высоте H к концентрации D0 на уровне моря для видимости 23 км.

Для вертикальных трасс этот коэффициент (в км)

Для наклонных трасс следует умножить длину вертикальной трассы на sec © (0 — зенитный угол трассы) для © < 80°.

Таким образом, поглощение излучения имеет ярко выраженный селективный характер и проявляется в виде полос поглощения или их совокупности, разделенных окнами пропускания с незначительным поглощением. Внутри окон пропускания атмосферы основное ослабление излучения происходит в результате рассеяния.

4.3. Рассеяние излучения в атмосфере

Поскольку аэрозольное рассеяние есть результат не только чисто рассеяния на частице, но и поглощения излучения веществом, из которого эта частица состоит, правильнее говорить об аэрозольном ослаблении. Рассеяние на частицах характеризуется коэффициентом рассеяния CTp — отношением рассеянного частицей излучения к излучению, падающему на частицу. Поглощение энергии частицей характеризуется коэффициентом поглощения стп — отношением количества поглощенной частицей энергии к значению падающей на нее энергии.

Сумму стр и стп называют коэффициентом аэрозольного ослабления

Иногда эти коэффициенты приводят к геометрическому сечению частицы, считая ее сферической с радиусом ас

О. W = Op W +OnW-

73 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов

Op = CTp/пагс; сп = оп/па2; а\ = аа/па2.

Для характеристики рассеивающих свойств частицы по разным направлениям часто используют индикатрису рассеяния — угловую функцию рассеяния, определяемую отношением энергии, рассеянной частицей в данном направлении, к полной энергии, рассеянной во все стороны.

Очень важно отметить, что на практике всегда приходится иметь дело с полидисперсной средой, т. е. средой, в которой имеются частицы самых различных размеров. Если обозначить функцию распределения частиц поразмерам через f(ac), число частиц, содержащихся в единице объема, через N, то аэрозольное ослабление будет описываться следующими объемными коэффициентами (рассеяния, поглощения и общим):

00

ap=Njap(ac,X)f(ac)dac;

о

00

ап = ^J0nK ДУЫ^Ч;

о

00

<*a=M]aa(ac,X)f(ac)dac.

о

Связь между объемным коэффициентом аэрозольного ослабления и прозрачностью на трассе длиной I определяется как

T11(X) = ехр -J CXa(M) СМ .

V г

В обычной форме закон Бугера для рассеивающих сред (помимо отмеченных в начале главы условий) применим в тех случаях, когда: пренебрежимо малы эффекты многократного рассеяния; число частиц в рассеивающем объеме велико, т.е. гораздо больше единицы; каждая частица рассеивает излучение независимо от присутствия других.

Зная функции ста (ас,Х) и f(aj, можно определить значения коэффициентов ослабления. Для сферических частиц на основании теории Ми можно рассчитать коэффициенты стр, стп, ста в виде функций аргумента рМи= 2пас/Х для нескольких частных случаев, рассмотренных, например, в [8].

Трудность при расчете полидисперсного коэффициента аэрозольного ослаблении aa состоит в определении функции распределе-

74 Глава 4. Влияние среды распространения оптического излучения на работу ОЭП

ния частиц по размерам f(ac). Концентрацию частиц N можно определить по количеству аэрозоля в единице объема, если известно распределение f(ac). К сожалению, еще нет достаточно строгого аналитического описания f(ac), что связано с трудностью учета множества метеорологических ситуаций, которые могут возникнуть в каждом конкретном случае при работе ОЭП. Существует ряд способов аппроксимации экспериментальных данных по определению функции f(ac). Из них можно отметить гамма-распределение, предложенное А. М. Левиным для описания полученного экспериментально спектра облачных капель сильных туманов.

В случае крупнокапельных туманов (а= 1... 30 мкм) коэффициент ослабления сохраняется приблизительно постоянным в пределах 0,35...3,70 мкм. Для средних туманов (a = 0,1...1 мкм) постоянство аа наблюдается только в видимой области оптического спектра, а для мелко капельных туманов заметное изменение Ga наблюдается во всем оптическом диапазоне.

Для дождевых капель (a= 0,1...1 мм и более) в диапазоне длин волн свыше 1 мкм значение аргумента рМи функций ар, стп, ста всегда гораздо больше единицы и функция оа близка к двум. При этом величина аа практически не зависит от длины волны.

Показатель рассеяния для дождя можно вычислить по формуле

аа = 1,25 IO-6IiZa3c, где E1 — сила дождя, см/с; ас — радиус капель, см.

Таким образом, для дамки и тумана рассеяние уменьшается с ростом длины волны излучения. Однако для сильных туманов, снега переход от видимого излучения к ИК не дает ощутимой выгоды.
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 188 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed