2 / 15
Keywords
:
laser method, photoacoustics, complex gas mixtures, quantified gas
analysis, Bayesian estimators.
Одной из важнейших в настоящее время является проблема охра-
ны окружающей среды и, в первую очередь, атмосферы. Ежегодно
в атмосферу выбрасываются сотни тысяч различных загрязнителей.
Для эффективного контроля газового состава атмосферы требуется
создание высокочувствительных, быстродействующих газоанализато-
ров, способных локально или дистанционно контролировать уровень
загрязнения атмосферы.
Лазерные методы наиболее перспективны для оперативного кон-
троля газовых загрязнений и представляют значительный интерес для
экологического мониторинга атмосферы. Один из таких методов — это
лазерная оптико-акустическая спектроскопия, позволяющая с высокой
оперативностью, точностью и в широком динамическом диапазоне из-
мерять концентрацию загрязняющих веществ [1–12].
В настоящее время одной из проблем, возникающих при исполь-
зовании лазерных методов газоанализа, является неустойчивость ре-
зультатов определения концентраций газов при контроле многокомпо-
нентных смесей или смесей со сложным газовым составом. Это вызы-
вает необходимость применения специальных алгоритмов обработки
результатов лазерных измерений.
Для многокомпонентных газовых смесей при решении задачи опре-
деления концентраций газов из результатов многоспектральных лазер-
ных измерений могут быть эффективно использованы методы решения
некорректных математических задач [2, 3].
Однако для сложных газовых смесей, в которых концентрации
компонентов газовой смеси отличаются на порядок и более или при-
сутствуют компоненты без ярко выраженных максимумов в спектрах
поглощения, эти методы дают во многих случаях большие (многие
десятки и сотни процентов) погрешности.
Далее рассмотрим задачу лазерного оптико-акустического анали-
за сложных газовых смесей и проведем оценку эффективности бай-
есовского метода определения концентрации газов и его сравнение с
методами регуляризации Тихонова и поиска квазирешений.
Измерительный комплекс.
Для количественного анализа газо-
вых смесей был создан измерительный комплекс на основе лазерного
оптико-акустического газоанализатора (ЛОАГ).
Упрощенная структурная схема разработанного измерительного
комплекса на основе ЛОАГ приведена на рис. 1.
В качестве источника излучения используется непрерывный пе-
рестраиваемый СО
2
-лазер с высокочастотной накачкой. Выходная
мощность излучения составляет 0,2. . . 3 Вт по диапазону перестрой-
ки длины волны излучения. Перестройка лазера дискретная: гене-
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 4 35