Актуальной задачей в проблеме охраны окружающей среды является контроль газового состава атмосферы, характеризующего степень её загрязнения. Очень важен контроль концентрации озона, определяющего коротковолновую границу солнечного спектра (290 нм), фильтрующего биологически активное излучение 290 – 330 нм. Содержание озона и его распределение по высоте непосредственно связаны с прогнозированием погоды. Существовующие до последнего времени наземные озонометрические станции не удовлетворяют современным требованиям. Установленные на них приборы характеризуются большой погрешностью и малым динамическим диапазоном измерений, требуют значительных затрат вреемени на обработку сигнала, нуждаются в высококвалифицированном обслуживающем персонале, имеют большие габариты и вес. Необходима разработка новой малогабаритной чувствительной аппаратуры для дистанционного контроля газового состава атмосферы с борта ИСЗ, самолётов, стратостатов. Такая аппаратура может быть создана на базе специальных многополосных ИПФ: Dvuhkanalnyi_IPF.pdf
Обычно при исследованиях содержания газов в атмосфере применяется дифференциальная методика измерений, т.е. измерения на одной или двух парах длин волн, выполняемые одновременно или поочерёдно. Привлечение для решения этой задачи ИПФ потребовало соответствующей оценки возможностей указанной методики и выработки определённых требований к параметрам ИПФ. Такая работа была проведена. Решение задачи измерения концентрации газов состоит в следующем: посредством численного моделирования на ЭВМ выбирается ряд соседних максимумов и минимумов поглощения и определяются полуширина и расстояние между центрами спектральных интервалов, обеспечивающие минимальную ошибку измерений спектральыных потоков, прошедших в слое с газом. В соответствии с рассчитанными параметрами разрабатывается ИПФ, способный их реализовать. Определяются вид системы предварительной монохроматизации, определяются требования к приёмнику излучения и электронной схеме усиления и обработки сигнала.
Для определения оптимальных исходных параметров ИПФ было проведено численное моделирование спектрального пропускания атмосферы. Определение величин потоков соответствующих длинам волн наибольшего и наименьшего поглощения исследуемого газа, даёт возможность по специальным формулам рассчитать его концентрацию. В эксперименте двум потокам соответствуют два канала измерений.
Для увеличения общего количества света было предложено использовать не одну, как обычно, а несколько полос пропускания ИПФ одновременно. В результате, расчётным путём было установлно, что наименьшая относительная ошибка определения концентрации сернистого газа получалась для расстояний между главными максимумами обоих ИПФ 2 нм, шиирине главных максимумов (на уровне 0,5) 0,25 нм и числе выделяемых главных максимумов, соответствующих максимумам поглощения в спектре сернистого газа, равном трём , а соответствующих минимумам поглощения, равном двум: IPF_dlya_izmereniya_sernistogo_gaza.pdf.
Соответствующее численное моделирование было проведено для определения оптимальных параметров ИПФ для исследования концентрации озона (IPF_dlya_izmereniya_ozona.pdf)
и УФ радиации (IPF_dlya_izmereniya_UF_radiaccii.pdf).
Экспериментальные результаты: JEKSPERIMENTALNYE_REZULTATY.pdf