Озон. Физика и химия озона. Химия атмосферного озона. Стратосферный озон и особенности его распределения, страница 24

Выражение (11.4) показывает, что при заданной точности определения концентрации озона можно снизить требования к точности измерения сигналов, увеличивая оптическую толщину трассы зондирования (например, увеличивая протяженность трассы). Именно это обстоятельство эффективно используется в трассовых измерителях концентрации приземного озона. Помимо этого в трассовых измерителях отсутствует  риск разрушения озона в ходе транспортировки исследуемого воздуха к измерительной кювете, а получаемая средняя концентрация озона на протяженной трассе более адекватно отражает состояние атмосферы в окрестности места измерений. Однако появляются и дополнительные проблемы. В частности, в подобных системах большую сложность представляет задача определения величины , поскольку отсутствует возможность очистить воздух от озона на протяженной открытой трассе. Способствовать решению задачи  здесь помогает переход к измерениям на многих длинах волн.

Оптическая схема трассового измерителя концентрации приземного озона ТрИО-1 (разработки Национального научно-исследовательского центра мониторинга озоносферы) представлена на рис. 11.19. Как видно, здесь кроме трассы непосредственного зондирования имеется также дополнительная «опорная» трасса, небольшой длины, в пределах которой содержанием озона можно пренебречь. Измерения на этой трассе используются как раз для определения параметров выходящего излучения  на рабочих длинах волн. Для обеих трасс используются пары зеркал с одинаковыми характеристиками. Поскольку трассы не идентичны,  измерений на одной длине волны уже недостаточно. В принципе такая система позволяет определять среднюю концентрацию озона на трассе, регистрируя сигналы всего лишь на двух длинах волн, различающихся сечением поглощения озона. Однако более совершенна многоволновая методика, рассматриваемая ниже.

11.7. Многоволновая методика определения концентрации приземного озона трассовым измерителем

Регистрируемый на длине волны  сигнал может быть представлен в виде

                                        ,                                                 (11.5)

- «геометрический фактор», характеризующий степень ослабления излучения на трассе вследствие расходимости пучка излучения, ограниченных размеров зеркал, неселективного ослабления излучения на трассе и т.п. «Геометрический фактор» по определению не зависит от длины волны излучения, однако различается для разных используемых трасс;

- абсолютная спектральная чувствительность прибора – величина регистрируемого сигнала при единичной интенсивности приходящего на вход системы регистрации излучения. Величина параметра учитывает также оптические характеристики зеркал, использованных для формирования трасс;

 - спектральная плотность интенсивности излучения, выходящего на трассу. В принципе зависит от выбора трассы;

 - оптическая толщина трассы. Существенно различается для используемых трасс. В случае опорной трассы  (далее вторым индексом будем помечать опорную трассу (0) и трассу зондирования (l) там, где это необходимо).

Переключение регистрации сигналов с трассы зондирования на опорную трассу осуществляется посредством перемещения подвижного зеркала, которое перекрывает пучок излучения с трассы зондирования и вводит в спектрометр пучок излучения с опорной трассы.

Оптическая толщина рабочей трассы складывается из оптической толщины поглощения озоном , оптической толщины молекулярного рассеяния на трассе  и оптической толщины ослабления излучения аэрозолями и осадками . Последнюю будем считать независящей от длины волны в довольно узком (250-290 нм) рабочем спектральном диапазоне. Таким образом,

                                           .                                                    (11.6)