Физика

Основы фурье-спектрорадиометрии — Морозов А. Н., Светличный С. И.

Основы фурье-спектрорадиометрии
Научное издание

год издания — 2006, кол-во страниц — 275, ISBN — 5-02-035359-0, тираж — 400, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., масса книги — 400 гр., издательство — Наука

цена: 499.00 руб

Издание осуществлено при поддержке РФФИ по проекту №06-02-30032

Рецензенты:
акад. В. И. Пустовойт
д-р ф.-м. н. А. Г. Кривенко
д-р ф.-м. наук Е. Я. Мисочко

Утверждено к печати Учёным советом Института энергетических проблем химической физики РАН

Формат 60x90 1/16. Печать офсетная

В монографии изложены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований авторов в области беспробоотборных методов мониторинга атмосферы, а также отечественный и зарубежный опыт в данной области. Цель монографии — восполнить пробел, существующий в литературе, посвящённой в основном теоретическим проблемам фурье-спектрометров лабораторного типа. В первых главах работы изложены основы молекулярной оптики и физики атмосферы. Далее сделан обзор различных систем дистанционного мониторинга, рассмотрены основные принципы теоретической и практической фурье-спектроскопии и приведены конструкция и результаты натурных испытаний разработанного авторами мобильного фурье-спектрорадиометра. В заключение рассмотрены возможные подходы и дамы рекомендации по математической обработке массивов экспериментальных данных.

Для исследователей с различным уровнем подготовки, занимающихся вопросами создания аппаратных средств мониторинга атмосферы, а также аспирантов и студентов технических вузов.

Проблема дистанционного контроля загрязнения атмосферы в последние десятилетия стала одной из основных проблем человечества во многом из-за бессистемной и хаотичной хозяйственной деятельности. Так, в выбросах некоторых промышленных предприятий присутствуют исключительно ядовитые вещества в виде аэрозолей и газов. Большую опасность непосредственно для населения представляют собой техногенные аварии и катастрофы, происходящие на предприятиях. Значительный риск внесли в нашу жизнь локальные военные конфликты и террористические акты с применением отравляющих и сильнодействующих ядовитых веществ. Значительные концентрации загрязняющих веществ в атмосфере в ряде случаев делает практически невозможным применение прямых методов контроля из-за возможного отравления персонала. Более того, часто сам отбор проб невозможен из-за физической недоступности самого объекта контроля.

Именно по этим причинам разработка и создание дистанционных методов и аппаратуры, работающей в режиме реального времени и сочетающей в себе высокую мобильность, чрезвычайно актуальны в настоящее время…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предисловие	3

1. Основы молекулярной спектроскопии	6
1.1. Классификация и области применения	6
1.2. Единицы измерений	7
1.3. Энергетические состояния молекулы	10
1.4. Вероятности переходов и интенсивности спектральных
линий	18
1.5. Многоатомные молекулы	26
1.6. Ширины линий оптических переходов	33
1.7. Характеристичные частоты колебаний молекул	37

2. Основы оптики атмосферы	40
2.1. Физические свойства атмосферы	40
2.2. Оптические свойства атмосферы	47
2.3. Постановка задачи спектрального анализа веществ
в атмосфере	59

3. Оптические системы локального дистанционного мониторинга	67
3.1. Основы дистанционного мониторинга	67
3.2. Лидары	70
3.3. Акустооптические фильтры (монохроматоры)	79
3.4. Корреляционные спектрометры	82
3.5. Перестраиваемые интерференционные светофильтры	88
3.6. Интерферометры Фабри-Перо	89
3.7. Фурье-спектрометры	96

4. Основы фурье-спектроскопии	100
4.1. Основное уравнение фурье-спектрометра	100
4.2. Функции аподизации	102
4.3. Интервалы выборки интерферограммы и алгоритмы
восстановления спектра	107
4.4. Динамический диапазон	108
4.5. Фазовые ошибки регистрации интерферограммы и
основные методы их коррекции	111
4.6. Коррекция волнового числа для боковых лучей
в интерферометре	119

5. Обзор схемных решений фурье-спектрометров	123
5.1. Фурье-спектрометры динамического типа	123
5.2. Обзор оптических схем фурье-спектрометров
динамического типа	128
5.3. Статические фурье-спектрометры	135
5.4. Промышленные образцы фурье-спектрорадиометров	141

6. Принципы создания фурье-спектрорадиометра	147
6.1. Общая постановка задачи локального мониторинга	147
6.2. Обоснование основных технических характеристик
фурье-спектрорадиометра	153
6.3. Одноэлементные фотоприёмные устройства	156
6.4. Многоэлементные фотоприёмные устройства	163
6.5. Оптическая схема фурье-спектрорадиометра	167
6.6. Исходные оптические материалы	174
6.7. Подвес подвижного зеркала интерферометра	178

7. Система управления подвижным зеркалом	183
7.1. Требования к равномерности перемещения зеркала	183
7.2. Основные элементы системы управления подвижным
зеркалом	194
7.3. Аналоговая система управления подвижным зеркалом	201
7.4. Анализ динамики системы управления подвижным
зеркалом	204
7.5. Цифровая система управления подвижным зеркалом	210

8. Конструкция и результаты испытаний полевого фурье-спектрорадиометра	215
8.1. Общие требования к конструкции полевого
фурье-спектрорадиометра	215
8.2. Полевой вариант фурье-спектрорадиометра	218
8.3. Алгоритм работы полевого фурье-спектрорадиометра	223
8.4. Лабораторные тестовые проверки
фурье-спектрорадиометра	225
8.5. База спектральных данных загрязняющих веществ	227
8.6. Натурные испытания фурье-спектрорадиометра	230
8.7. Полевые испытания фурье-спектрорадиометра	242

9. Алгоритмы обработки интерферограмм и спектров	248
9.1. Собственное фоновое излучение
фурье-спектрорадиометра	248
9.2. Алгоритм фазовой коррекции интерферограмм	254
9.3. Алгоритм обработки результатов полевых измерений	259

Заключение	264
Литература	266
Список основных обозначений	272

Книги на ту же тему

Молекулярная диффузия и спектры, Коффи У., Ивенс М., Григолини П., 1987
Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в MATLAB, Смоленцев Н. К., 2008
Проектирование систем космического мониторинга, Лебедев В. В., Гансвинд И. Н., 2010

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему