Эффект насыщения при пассивной локации газоаэрозольного облака

2 / 10

Эффект насыщения при пассивной локации газоаэрозольного облака
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 2 61
Для оценки возможности идентификации токсичного химиката при реги-
страции спектра поглощения газоаэрозольного облака в работе [10] была разра-
ботана модель, включающая в себя:
– облако газовой примеси, являющееся объектом индикации;
– твердый или жидкий аэрозоль, маскирующий газовое облако;
– трассу в воздушной среде, по которой осуществляется прохождение реги-
стрируемого инфракрасного излучения;
– нагретый объект, обеспечивающий фоновое излучение, которое реги-
стрируют после прохождения через газоаэрозольное облако.
Указанная модель позволяет оценить минимальную концентрацию токсичного
химиката, при которой возможна его идентификация, исходя из заданного значе-
ния концентрации аэрозоля. Однако границы применимости полученных решений
не установлены. Действительно, при достаточно большой концентрации газового
компонента должно произойти практически полное насыщение спектра поглоще-
ния во всем рассматриваемом диапазоне длин волн. Следовательно, увеличение
концентрации аэрозоля выше некоторого критического значения не позволит про-
вести идентификацию газового компонента облака. В настоящей работе сделана
попытка оценить предельные концентрации аэрозоля, при которых возможно
идентифицировать газовый компонент облака выброса.
Постановка задачи. Предположим, что газообразные и аэрозольные за-
грязнения являются компонентами единого газоаэрозольного облака, в кото-
ром отсутствуют существенные флуктуации локальной плотности каждого ком-
понента. Пусть оптическая толщина газового компонента равна
г г г, D C  (1)
где C г — интегральная концентрация газообразной примеси на трассе, г/м2;
г — сечение экстинкции, нормированное на массу газовой примеси, м2/г.
Если сечение экстинкции одной молекулы равно мл, то оптическую толщи-
ну можно определить по выражению
мл
г г , A N DC
m

 (2)
где m — молярная масса газообразного соединения, г; NA — число Авогадро.
Оптическая толщина аэрозольного компонента зависит от распределения ча-
стиц по размерам и может быть оценена следующим образом:
    max
min
а а a .
R
R
D R C R dR   (3)
Здесь а — сечение экстинкции, нормированное на массу аэрозольной при-
меси, м2/г; Cа — концентрация аэрозоля, г/м3; R — радиус аэрозольных частиц, м;
Rmin, Rmax — минимальный и максимальный радиусы частиц, входящих в состав
загрязнения, м.