автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка лазерного оптико-акустического анализатора для контроля многокомпонентных газовых смесей

ВВЕДЕНИЕ.

В.1. Газовые загрязнители атмосферы.

В.2. Лазерные локальные методы контроля газовых загрязнений атмосферы . 7 В.З. Лазерный оптико-акустический метод контроля газовых загрязнений атмосферы.

В.4. Успехи и проблемы в лазерном оптико-акустическом контроле загрязнений атмосферного воздуха.

В.5. Цели и основные задачи работы.

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОГО ОПТИКО

АКУСТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗА.

1.1. Формирование оптико-акустического сигнала.

1.2. Система уравнений лазерного оптико-акустического газоанализа.

1.3. Метод дифференциального поглощения.

1.4. Особенности лазерных оптико-акустических газоанализаторов.

1.5. Метод математического моделирования в задаче лазерного многокомпонентного оптико-акустического газоанализа.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. ПОИСК НАБОРА СПЕКТРАЛЬНЫХ КАНАЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ

МНОГОКОМПОНЕНТНОМ ЛАЗЕРНОМ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОМ ГАЗОАНАЛИЗЕ.

2.1. Постановка задачи поиска набора спектральных каналов измерения.

2.2. Автоматизированный поиск набора спектральных каналов измерения.

2.2.1. Критерии поиска набора спектральных каналов измерения, основанные на оптимизации характеристик газоанализаторов.

2.2.2. Критерии поиска набора спектральных каналов измерения, основанные на анализе расчетной матрицы.

2.2.3. Критерий поиска набора спектральных каналов измерения, основанный на анализе вариационно-ковариационной матрицы.

3 Стр.

2.2.4. Критерий поиска набора спектральных каналов измерения, основанный на использовании коэффициента информативности.

2.2.5. Критерий cos поиска набора спектральных каналов измерения

2.2.6. Критерий поиска набора спектральных каналов измерения, основанный на использовании меры близости матрицы коэффициентов поглощения к диагональной матрице.

2.2.7. Критерий поиска набора спектральных каналов измерения, использующий число обусловленность систем линейных алгебраических уравнений.

2.2.8. Критерий поиска набора спектральных каналов измерения, использующий максимизацию информационного расстояния.

2.3. Сравнение критериев и алгоритмов поиска оптимального набора спектральных каналов измерения.

2.4. Особенности выбора оптимального набора спектральных каналов измерения для лазерного оптико-акустического газоанализатора, работающего в режиме дифференциального поглощения.

2.5. Алгоритмы поиска оптимального набора спектральных каналов измерения

2.6. Анализ возможности использования методик поиска оптимального набора спектральных каналов измерения для лазерного оптико-акустического газоанализатора, работающего в режиме дифференциального поглощения

2.7. Автоматизированный метод поиска оптимального набора спектральных каналов измерения для лазерного оптико-акустического газоанализатора, работающего в режиме дифференциального поглощения.

2.8. Выводы.

ГЛАВА 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗОВ ИЗ ДАННЫХ

ЛАЗЕРНЫХ ОПТИКО - АКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ МЕТОДОМ ПОИСКА КВАЗИРЕШЕНИЙ.

4 Стр.

3.1. Восстановление концентраций газов по данным многоспектральных лазерных оптико-акустических измерений.

3.2. Метод поиска квазирешений для систем линейных алгебраических уравнений лазерного оптико-акустического газоанализа.

3.3. Генетические алгоритмы поиска экстремумов функций многих переменных

3.4. Применение генетических алгоритмов для решения обратной задачи газоанализа методом подбора квазирешений.

3.5. Результаты математического моделирования восстановления концентраций газов в многокомпонентных газовых смесях методом поиска квазирешений

3.6. Выводы.

ГЛАВА 4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРНОГО

ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА.

4.1. Структурная схема измерительного комплекса.

4.2. Блок управления измерительного комплекса на основе ЛОАГ.

4.3. Программное обеспечение измерительного комплекса.

4.4. Вакуумный пост.

4.5. Методика измерения количественного состава многокомпонентных газовых смесей с использованием разработанного измерительного комплекса.

4.5.1. Определение оптимального набора спектральных каналов измерения.

4.5.2. Измерение показателей поглощения лазерного излучения анализируемой газовой смесью.

4.5.3. Обработка результатов измерений и восстановление значений концентраций компонент анализируемой газовой смеси.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО

ВОССТАНОВЛЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗОВ В

5 Стр. МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЯХ С помощью РАЗРАБОТАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА.

5.1. Измерения и анализ сигналов лазерного оптико-акустического газоанализатора.

5.2. Результаты обработки экспериментальных данных измерительного комплекса на основе лазерного оптико-акустического газоанализатора.

5.3. Выводы.

В.1. Газовые загрязнители атмосферы

В настоящее время в связи с возрастающим уровнем выбросов вредных веществ, актуальной становится проблема загрязнения окружающей среды и особенно атмосферы. В атмосферу поступает большое количество газов, которых не было в ее составе раньше, например, хлорфторуглеводороды, в том числе фреоны. Антропогенные выбросы таких газов, как углекислый газ и метан, заметно увеличивают их содержание в атмосфере [1-4].

Воздействие атмосферных примесей на окружающую среду можно условно разделить на токсическое и климатическое [3]. Токсическое воздействие на здоровье человека, животных и растений, на биосферу вообще, а также на объекты неживой природы (например, на здания и сооружения) оказывают многие газовые компоненты антропогенного происхождения. Газовые примеси естественного и антропогенного происхождения оказывают также влияние на климат, погоду, локальные, региональные и глобальные атмосферные процессы. Обычно такие газы находятся в атмосфере в меньших концентрациях, чем токсические, но, распространяясь на большие расстояния и, попадая в верхнюю тропосферу и стратосферу, накапливаются в итоге во всей атмосфере.

Источниками загрязнений являются топки печей, ГРЭС, химические, металлургические и другие промышленные производства, выхлопные газы автотранспорта, продукты сгорания турбореактивных двигателей самолетов, лесные, торфяные и другие пожары и т.п. [1-7].

Ежегодно вследствие активной промышленной деятельности человека в атмосферу выбрасываются сотни тысяч различных загрязнителей. Наиболее важными загрязняющими газовыми компонентами являются окислы углерода (углекислый газ и окись углерода), соединения серы, соединения азота (окислы азота, аммиак, органические соединения азота), углеводороды, озон, галогенсодержащие соединения [1-7].

Часто состав загрязнений атмосферы довольно сложен, и они являются многокомпонентной смесью. Это может быть вызвано присутствием сразу нескольких загрязняющих веществ и фоновых атмосферных газов, кроме того, некоторые загрязнители могут взаимодействовать с атмосферными газами, образуя новые токсичные компоненты. В воздухе больших городов [8] было идентифицировано присутствие около 200 летучих органических соединений.

В.2. Лазерные локальные методы контроля газовых загрязнений атмосферы

Для проведения природоохранных мероприятий, предотвращения экологических катастроф и обеспечения безопасности людей в производственной зоне промышленных (химических, металлургических и т.п.) предприятий и на прилегающих к ней территориях необходим постоянный оперативный контроль за уровнем содержания и эволюцией загрязняющих веществ в атмосфере.

Для решения задач экологического мониторинга необходимы мобильные анализаторы, позволяющие оперативно и с высокой точностью определять состав многокомпонентных газовых смесей. Такие приборы могут применяться также при контроле технологических процессов, исследовании биологических объектов, в медицине и т. д.

В настоящее время разработаны перспективные методы контроля загрязнений атмосферы. Газовые загрязнители атмосферы эффективно обнаруживаются спектральными методами анализа. Отличительной особенностью этих методов является высокая чувствительность и избирательность, позволяющая определять концентрацию контролируемого вещества в присутствии большого количества других веществ.

С появлением лазеров с их уникальными свойствами (большой спектральной плотностью мощности, монохроматичностью, направленностью излучения, управляемой перестройкой частоты) увеличились возможности спектрального анализа.

Использование перестраиваемых по длине волны источников лазерного излучения дает возможность (с помощью многоспектральных измерений и метода дифференциального поглощения) определять (при анализе газовых смесей) концентрации компонент даже в случае, когда их спектры поглощения перекрываются.

Контроль за содержанием газовых загрязнителей в атмосферном воздухе лазерными методами может проводиться как непосредственно в зоне загрязнения (локальные методы), так и на значительном расстоянии от контролируемой зоны (дистанционные методы).

Применение дистанционных лазерных методов осложнено влиянием на результаты измерения трассы зондирования до контролируемого объема атмосферы: турбулентностью атмосферы, релеевским молекулярным рассеянием в атмосфере, рассеянием Ми (на атмосферных аэрозолях), поглощением атмосферными аэрозолями и фоновой засветкой приемников лазерных систем, создаваемой в основном солнечным светом.

Использование локальных лазерных методов позволяет полностью исключить влияние атмосферной трассы зондирования на результаты измерений.

Лазерные методы локального газоанализа, использующие отбор (например, с помощью насоса) пробы атмосферного воздуха, позволяют решать задачи контроля загрязняющих атмосферу веществ [8-15]. Эти методы обеспечивают получение необходимой информации с высокой оперативностью.

Для локального лазерного контроля газовых составляющих атмосферы используются методы, основанные на различных типах неупругого (сопровождающегося изменением длины волны излучения) взаимодействия лазерного излучения с веществом (комбинационное рассеяние, флуоресценция) и эффекте поглощения.

При использовании спонтанного комбинационного рассеяния (СКР) появляется возможность определения концентраций многих загрязнителей с помощью одноволнового лазера с фиксированной частотой (т.е. не требуются более сложные и дорогие перестраиваемые лазеры). Однако малые значения сечения СКР и помехи от излучения флуоресценции обуславливают невысокую чувствительность метода даже при использовании мощных лазерных источников [8, 15]. Согласно [15] метод СКР может быть эффективно использован только при измерениях концентраций в воздухе промышленной зоны.

Роль лазерной флуоресценции как метода контроля загрязнения атмосферного воздуха незначительна. Эффективное сечение флуоресценции немного больше чем СКР. Кроме того, излучение флуоресценции «размазано» по большому числу линий и происходит сильное тушение процесса флуоресценции из-за столкновений между возбужденной молекулой и другими молекулами в атмосфере [8].

Наибольшим сечением среди процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом обладает поглощение. Это обуславливает высокую чувствительность лазерного абсорбционного метода, кроме того, при использовании данного метода нет необходимости в мощных (а значит и дорогостоящих) лазерных источниках. Лазерные системы на основе поглощения сравнительно просты и, следовательно, надежны.

Для контроля загрязнений атмосферы наибольший интерес представляет ИК область спектра в диапазоне 2-20 мкм, так как почти все газообразные загрязняющие вещества имеют в этой области линии поглощения.

Лазерные системы контроля загрязнений атмосферного воздуха, основанные на измерении ослабления излучения в результате поглощения его молекулами загрязнителя, для достижения необходимой чувствительности требуют большой длины хода луча в исследуемом газовом образце. Это обуславливает большие габариты анализаторов и большие объемы газовой пробы, даже при использовании многоходовых ячеек [8, 15].

Дальнейшим развитием абсорбционного метода является метод внутрирезонаторных селективных потерь, основанный на размещении ячейки с исследуемым газом внутри резонатора лазера с широким контуром усиления.

Этот метод имеет большую чувствительность при малом объеме анализируемой газовой пробы. Однако уменьшенный диапазон измерения поглощения и наличие неосновных факторов, вызывающих флуктуации мощности генерации, не позволяет применять этот метод для контроля состава атмосферы [15].

Более эффективны калориметрические методы, позволяющие измерять не ослабление лазерного излучения, а непосредственно само поглощение. К этой группе методов относятся оптико-акустический (ОА), оптико-термический, оптико-рефракционный и другие методы. Все эти методы основаны на том, что если поглощенная энергия составляет очень малую относительную долю падающей, то часто оказывается удобным регистрировать непосредственно поглощенную в веществе энергию по какому-нибудь эффекту, возникающему в веществе при поглощении излучения.

Оптико-рефракционный метод основан на том, что повышение температуры среды (в результате поглощения ею лазерного излучения) приводит к вариациям показателя преломления среды. Эти вариации показателя преломления могут быть зафиксированы путем регистрации изменений параметров как самого возбуждающего пучка, так и (что значительно удобнее) - параметров дополнительного пробного луча, пропускаемого через образец.

В газах низкого давления возможно прямое детектирование возбужденных молекул оптико-термическим методом по их тепловому или механическому воздействию на поверхность соответствующего чувствительного элемента (болометра, пироэлектрика, пьезоэлемента). Наиболее целесообразно использовать этот метод именно при низких давлениях газа (доли торра), когда не работает оптико-акустический метод из-за слишком медленной релаксации энергии возбуждения в тепло. Несовершенство тепловых датчиков по сравнению с датчиками давления делают оптико-термический метод неконкурентоспособным с оптико-акустическим методом [15].

Наибольшее применение среди локальных методов лазерного газоанализа получил оптико-акустический метод вследствие своей простоты и высокой чувствительности [8-14].

В.З. Лазерный оптико-акустический метод контроля газовых загрязнений атмосферы

Оптико-акустический эффект возникает при попадании в замкнутый объем с газом модулированного излучения. При совпадении частоты излучения с частотой линии поглощения происходит возбуждение молекул газа. Если релаксация молекул происходит по безызлучательному каналу, то происходит выделение тепла, что вызывает увеличение давления газа. Периодические изменения давления регистрируются с помощью микрофона.

Промышленные оптико-акустические газоанализаторы были созданы еще до появления лазеров, однако из-за недостаточно высокой чувствительности и избирательности эти приборы не позволяли решать задачи контроля состава многокомпонентных загрязнений атмосферы [15].

Наиболее пригодными для локального многокомпонентного анализа являются лазерные оптико-акустические газоанализаторы (ЛОАГ) на основе перестраиваемых лазеров.

Предел чувствительности ЛОАГ составляет см" [8, 15]. Расчеты показывают, что при использовании СОг лазера в качестве источника излучения, чувствительность ЛОАГ оказывается достаточной для определения концентраций многих загрязняющих веществ на уровне ПДК в воздухе населенных пунктов (и менее) [15]. Высокая чувствительность лазерного оптико-акустического метода позволяет работать с малыми (длина ячейки <10 см) поглощающими ячейками.

Кроме высокой чувствительности для контроля загрязнений воздуха особый интерес представляет широкий динамический диапазон ЛОАГ, превышающий на практике шесть декад [8].

Применение перестраиваемых лазеров в качестве источников излучения обеспечивает высокую избирательность ЛОАГ.

Благодаря простой схеме ЛОАГ возможны измерения in situ, например, при помощи системы, установленной на летательном аппарате или на автомобиле [8].

В.4. Успехи и проблемы в лазерном оптико-акустическом контроле загрязнений атмосферного воздуха

С использованием оптико-акустического метода проводились различные исследования в области спектроскопии атмосферных газов [13, 14, 16]. Рассматривалась возможность определения газовых загрязнений воздуха с использованием различных лазерных источников излучения [8, 17-21]. Были разработаны экспериментальные установки для контроля газовых загрязнений атмосферы [8, 18-27].

Однако большинство работ по лазерному оптико-акустическому газоанализу ограничиваются, либо анализом отдельных компонент [8, 16, 20-24], либо анализом малокомпонентных смесей (с числом компонент не более 4-5) [19, 25-30].

Использование нескольких однокомпонентных (малокомпонентных) анализаторов для определения состава многокомпонентной смеси, не только неудобно и экономически неоправданно, но зачастую невозможно, если спектры поглощения газовых компонент перекрываются. В [27] для устранения этого влияния использовалось предварительное разделение смеси с помощью криогенных ловушек, затем состав полученных фракций определялся несколькими OA ячейками.

В [31] описаны проблемы, возникающие при контроле 6 компонентной газовой смеси с использованием традиционных методик, и предложены возможные пути их решения: повышение отношения сигнал/шум и применение методов регуляризации для решения системы уравнений лазерного газоанализа.

Таким образом, задача количественного анализа многокомпонентных газовых смесей к настоящему времени до конца не решена. Работ по многокомпонентному оптико-акустическому лазерному газоанализу как теоретических, так и экспериментальных на начало работы практически не было. Исключением можно считать работы [32-35], посвященные обработке результатов измерения лазерного оптико-акустического газоанализатора с использованием метода регуляризации Тихонова. Однако метод регуляризации Тихонова для задачи количественного лазерного оптико-акустического газоанализа обладает рядом недостатков (см. главу 3).

Основной проблемой многокомпонентного лазерного газоанализа является сложность решения обратной задачи и, как следствие, отсутствие разработанных и апробированных методов количественного восстановления концентраций газов в многокомпонентных смесях по результатам измерений.

В.5. Цели и основные задачи работы

Целью работы является разработка лазерного оптико-акустического анализатора для контроля многокомпонентных газовых смесей. Основные задачи работы:

1. Проведение теоретических исследований с целью разработки автоматизированного метода выбора спектральных каналов измерения для оперативного анализа многокомпонентных газовых смесей.

2. Разработка метода количественного восстановления концентраций газов для восстановления как малокомпонентных, так и многокомпонентных смесей.

3. Создание алгоритмов и программ, позволяющих в автоматизированном режиме проводить количественный анализ многокомпонентных газовых смесей.

4. Создание макета измерительного комплекса для лазерного оптико-акустического анализа многокомпонентных газовых смесей.

5. Проведение экспериментальных исследований с целью проверки работоспособности измерительного комплекса и апробации разработанных методов и алгоритмов.

Основные результаты работы:

1. Для оперативного лазерного оптико-акустического анализа многокомпонентных смесей разработан автоматизированный метод выбора спектральных каналов измерения. Показано, что для многокомпонентных газовых смесей разработанный метод сокращает время поиска оптимального набора спектральных каналов измерения на 2ч-3 порядка, по сравнению с известными методами.

2. Разработан метод количественного восстановления концентраций газов в многокомпонентных смесях, основанный на методе подбора квазирешений для некорректных математических задач и генетическом алгоритме поиска квазирешений.

3. Разработан измерительный комплекс на основе ЛОАГ для количественного анализа многокомпонентных газовых смесей. Особенностью разработанного комплекса является сопряжение лазерного газоанализатора, содержащего отдельную микропроцессорную систему управления, с персональным компьютером, оснащенным разработанным программным обеспечением.

4. Создано программное обеспечение измерительного комплекса лазерного оптико-акустического газоанализатора, позволяющее в автоматизированном режиме проводить количественный анализ многокомпонентных газовых смесей, включающий в себя: выбор спектральных каналов измерения, управление процессом измерения, восстановление концентраций газов по результатам измерений. ^

5. На созданном макете разработанного измерительного комплекса проведены экспериментальные исследования состава многокомпонентных газовых смесей и апробированы разработанные методы и алгоритмы количественного газоанализа.

Научная новизна работы

1. Разработан новый автоматизированный метод выбора спектральных каналов измерения для оперативного лазерного оптико-акустического анализа многокомпонентных газовых смесей, позволяющий сократить время поиска набора спектральных каналов измерения на 2н-3 порядка, по сравнению с известными методами.

2. Разработан новый метод количественного восстановления концентраций газов многокомпонентных смесей, основанный на методе подбора квазирешения с использованием генетического алгоритма поиска, позволяющий с высокой точностью восстанавливать количественный состав как многокомпонентных, так и малокомпонентных газовых смесей.

3. Создан макет измерительного комплекса на основе лазерного оптико-акустического газоанализатора со специальным программным обеспечением, позволяющим оперативно и с высокой точностью проводить количественный анализ многокомпонентных газовых смесей.

4. Проведены экспериментальные исследования по восстановлению концентраций газов в многокомпонентных смесях с использованием разработанных методов и созданного измерительного комплекса.

Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при выполнении научно-исследовательских работ по темам «Саламандра МГТУ-Т», «Барний», «Газоанализатор», «Синергетика - ГКНО».

По результатам диссертационной работы было опубликовано 4 научных статьи и 20 тезисов докладов.

Результаты диссертации докладывались на 11 российских и международных конференциях и симпозиумах: 1-1V Научно технической конференции «Медико-технические технологии на страже здоровья» (Геленджик 1999-2001, Анталия 2002); X, XIII Международной научно-технической конференции "Лазеры в науке, технике, медицине" (Сочи 1999, 2002), Шестой международной конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва МЭИ 2000), УШ-1Х

Joint International symposium "Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics" (Irkutsk 2001, Tomsk 2002), V Международной научно-техническая конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» (Владимир 2002), International Workshop on Atmospheric Spectroscopy Applications ASA, Moscow 2002.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Лазерный контроль атмосферы / Под ред. Э.Д. Хинкли. М.: Мир, 1979. -416 с.

2. А.Х. Хргиан Физика атмосферы. М.: Изд-во МГУ, 1986.-328 с.

3. И. Л. Кароль, В.В. Розанов, Ю.М. Тимофеев. Газовые примеси в атмосфере. -Л.: Гидрометеоиздат, 1983.- 192 с.

4. В.Е. Зуев, B.C. Комаров. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.- 264 с.

5. Э. Мак-Картни. Оптика атмосферы. М.: Мир, 1979,- 421 с.

6. Применение лазеров для определения состава атмосферы / O.K. Костко, B.C. Портасов, В.У. Хаттатов, Э.А. Чаянова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.- 216 с.

7. Э.Л. Александров, Ю.С. Седунов. Человек и стратосферный озон. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.- 104 с.

8. P.L. Meyer, M.W. Sigrist. Atmospheric pollution monitoring using C02-laser photoacoustic spectroscopy and other techniques // Rev. Sei. Instrum.-1990.-V.61, N.7.-P.1779-1806.

9. Лазерная аналитическая спектроскопия / B.C. Антонов, Г.И. Беков, М.А. Болыпов и др. М.: Наука, 1986. - 320 с.

10. В. Демтрёдер Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента. М.: Наука, 1985. - 608 с.

11. В.П. Жаров, B.C. Летохов. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. -М.: Наука. 1984.-320 с.

12. Оптико-акустический метод в лазерной спектроскопии молекулярных газов / А.Б. Антипов, В.А. Капитанов, Ю.Н. Пономарев, В.А. Сапожников -Новосибирск: Наука. 1984. 128 с.

13. Ю.Н. Пономарев. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 1995. - Т.8, № 1-2. - С. 224-241.

14. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия межмолекулярных взаимодействий в газах / Ю.Н. Пономарев, Б.Г. Агеев, М.В. Зигрист и др. -Томск: МГП «РАСКО», 2000. 199 с.

15. О. Д. Горелик, И. Ш. Эцин. Контроль молекулярных микрокомпонентов атмосферы методами лазерной спектроскопии // Журн. аналит. химии. -1984.-Т. 39, вып.11. - С.1925-1944.

16. Оптико-акустическое детектирование малых концентраций СН3ОН, CH3CN, S02 / А. Е. Бакарев, Е. Н. Бондарчук, В. Н. Разваляев, А. М. Синюков // Оптика атмосферы и океана. 1991. - Т.4, №5. - С.497-500.

17. В. С. Старовойтов, С. А. Трушин, В. В. Чураков. Использование лазеров на изотопозамещенных молекулах СОг при оптико-акустическом контроле загрязнения атмосферы // Журнал прикладной спектроскопии. 1993. -Т.59, №5-6. С.504-509.

18. В. Я. Агроскин, К. Г. Васильев, В. И. Гурьев. Многоканальная оптико-акустическая спектроскопия атмосферы на линиях излучения фтороводородного лазера // Оптика атмосферы и океана. 1994. -Т.7, №10. -С. 1344-1348.

19. P. Repond, М. W. Sigrist. Photoacoustic spectroscopy on trace gases with continuously tuneable C02-laser // Appl. Opt. -1996.-V.35, N.21 -P.4065-4085.

20. Sensitive detection of methane with a 1.65 (im diode laser by photoacoustic and absorption spectroscopy / S. Schaefer, M. Mashni, J. Sneider et al. // Appl. Phys. B.-1998. Vol.66, N.5. - P. 511-516.

21. Photoacoustic trace-gas detection using a cw single-frequency parametric oscillator / F. Kuehnemann, K. Schneider, A. Hecker et al. //Appl. Phys. B. -1998. -Vol.66, N.7. P.741-745.

22. M. A. Gondal. Laser photoacoustic spectrometer for remote monitoring of atmospheric pollutants //Appl. Opt. -1997. -Vol.36, N.15 -P.3195-3201.

23. Carbon dioxide laser absorption spectra and low ppb photoacoustic detection of hydrazine fuels / G. L. Loper, A. R. Calloway, M. A. Stamps, J. A. Gelbwachs // Appl. Opt. 1980 - Vol.19, N.16. - P.2726- 2734.

24. R. J. Brewer, C. W. Bruce. Photoacoustic spectroscopy of NH3 at the 9 |im and 10 цт 12C1602-laser wavelength // Appl. Opt. 1978. - Vol.16, N.23. - P.3746-3749.

25. M. A. Moeckil, C. Hilbes, M.W. Sigrist. Photoacoustic multicomponent gas analysis using a Levenberg-Marquradt fitting algorithm // Appl. Phys. B. -1998. -V.67, N.4. P.449-458.

26. Intracavity CO laser photoacoustic trace gas detection: cyclic CH4, H20 and C02 emission by cockroaches and scarab beetles / F. G. C. Bijnen, F. J. M. Harren, J. H. P. Hackstein, J. Reuss // Appl. Opt. -1996. -V.35, N. 27 -P.5357-5368.

27. Многокомпонентный анализатор на основе диодных лазеров для мониторинга газообразных загрязнений в открытой атмосфере / О. И. Даваришвили, П. В. Зырьянов, А. И. Кузнецов и др. // Оптика атмосферы и океана. 1999. - Т.12, №1. - С.64-69.

28. S. В. Tilden, М. В. Denton. A comparison of data reduction techniques for line-excited optoacoustic analysis of mixture // Appl. Opt. 1985. - Vol.39, N.6. -P.1017- 1022.

29. Моделирование оптико-акустического газоанализатора многокомпонентных газовых смесей с тепловым источником / В. А. Капитанов, М. Ю. Катаев, А.А. Мицель и др. // Оптика атмосферы и океана. 1992. - Т.5, №4. - С.378-387.

30. В. И. Козинцев Лазерный оптико-акустический анализатор для контроля состава многокомпонентных газовых смесей // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1995. - №4. - С. 105-107.

31. Мониторинг многокомпонентных газовых смесей с помощью лазерного оптико-акустического полигазоанализатора. / В. В. Авдиенко, М. Л. Белов, В. А. Городничев и др. // Журнал прикладной спектроскопии. 1996. - Т.63, №5. - С.755-759.

32. В. И. Козинцев Лазерный оптико-акустический анализатор для контроля состава многокомпонентных газовых смесей // Оптика атмосферы и океана. 1996. - Т.9, №8. - С.1087-1091.

33. В. И. Козинцев. Об обработке сигналов лазерного оптико-акустического газоанализатора при анализе многокомпонентных газовых смесей // Оптика атмосферы и океана. 1996. - Т.9, № 10. - С.1373-1378.

34. Absorption coefficients of various pollutant gases at CO2 laser wavelength; application to the remote sensing of those pollutants / A. Mayer, J. Cornera, H. Charpentier, С. Jaussand // Appl. Opt. 1978. - Vol. 17, N.3. - P.391-393.

35. Absorption coefficients of various pollutant gases at CO2 laser wavelength; application to the remote sensing of those pollutants: errata / A. Mayer, J. Cornera, H. Charpentier, С. Jaussand//Appl. Opt. 1980. - Vol.19, N.10. - P.1572.

36. Quantitative chemical identification of four gases in remote infrared (9-11 mkm) differential absorption lidar experiments / J. R. Quagliano, P. O. Stoutland, R. P. Pétrin et al. // Appl. Opt. 1997. - Vol.36, N.9. - P.1915- 1927.

37. Temperature and pressure dependence of NH3 and C2H4 absorption cross sections at C02 laser wavelength / U. Persson, B. Marthinsson, J. Johansson, S. T. Teng //Appl. Opt. 1980. - Vol.19, N.10. - P.1711-1715.

38. CO2 Laser Absorption Coefficient for Determining Ambient Levels of O3, NH3 and C2H4 / R.R. Patty, G.M. Russwurm, W.A. McClenny, D.R. Morgan // Appl. Opt. 1974. - Vol.13, N.12. - P.2850-2854.

39. G. L. Loper, A. R. Sasaki, M. A. Stamps. Carbon dioxide laser absorption spectra of toxic industrial compounds //Appl. Opt. 1980. - Vol.21, N.9. - P. 1648-1653.

40. I. G. Calasso, V. Funtov, M. W. Sigrist. Analysis of isotopic C02 mixtures by laser photoacoustic spectroscopy. // Appl. Opt. 1997. - Vol.36. - N.15. - P.3212-3216.

41. О. K. Voitsekhovskaja, E. N. Aksenova, F. G. Shatrov. Influence of C02-laser linewidth on the measured absorption coefficients of atmospheric water vapour and ammonia//Appl. Opt. 1999. - Vol.38, N. 12. - P.2337-2341.

42. R. A. Crane. Laser optoacoustic absorption spectra for various explosive vapours //Appl. Opt. 1978. - Vol.17, N. 13. - P.2097-2102.

43. G B. D.reen, J. I. Steinfield. Absorption coefficients for fourteen gases at C02 laser frequencies//Appl. Opt. 1976. - Vol.15, N.7. - P. 1688-1689.

44. Z. Yanzeng Line pair selections for remote sensing of atmospheric ammonia by use of a coherent C02 differential absorption lidar system // Applied Optics. -2000. Vol.39, N.6. - P.997-1007.

45. Ю. M. Андреев, В. В. Зуев, О. А. Романовский. Автоматизированная система поиска оптимальных длин волн для лазерного газоанализа методом дифференциального поглощения. Части I и II. М.: 1988.- Деп. в ВИНИТИ. -№4059-В88. 19.04.88. - 62с.

46. S.C. Sternberg, Н. S. Stillo, P. Н. Schwenderman. Spectrophotometric Analysis of Multicomponent Systems Using the Least Squares Method in Matrix Form //Anal. Chem.- 1960. Vol.39, N.l. - P.84-90.

47. Instability of Linear Systems Derived from Spectrophotometric Analysis of Multicomponent Systems / F. P. Zscheile, H. C. Murrey, G. A. Baker, R. G. Peddicord // Anal. Chem. 1962. - V.34, N.13. - P. 1776-1780.

48. И. Я. Берштейн. Выбор степени переопределения при спектрофотометрическом анализе многокомпонентных смесей // Журн. аналит. химии. 1988.-Т.43, №11. - С. 1962-1967.

49. И. Я. Берштейн, Ю. JI. Каминский. Спектрофотометрический анализ в органической химии. JL: Химия, - 1986. - С.200.

50. И. Г.Перьков, А. В. Дрозд, Г. В. Арцебашев. Выбор оптимальных длин волн и прогнозирование погрешностей в многокомпонентномспектрофотометрическом анализе // Журн. аналит. химии. -1987. Т.42, №1.- С.68-77.

51. А.Т. Пилипенко, Л. И. Савранский, А.Н. Масько. Спектрофотометрический анализ многокомпонентных смесей с применением ЭВМ // Журн. аналит. химии. 1983. - Т.38, №8. - С.1455-1462.

52. Н. Kaiser. Zur Definition von Selektivitaet, Spezifitaet und Empfmdlihkeit von Analysenverfahren // Z. Anal. Chem. 1972. -N.260. - P.252-260.

53. S. D. Frans, J. M. Harris. Selection of Analytical Wavelength for Multicomponent Spectrophotometric Determinations // Anal. Chem. 1985. -Vol.57. - P.2680-2684.

54. A. Junker, G. Bergmann. Auswahl, Vergleich, und Bewertung optimaler Arbeitsbedingungen fuer die quantitative Mehrkomponenten-Analyse // Z. Anal. Chem. 1974. - V.272. - P.267-275.

55. G. Bergmann, B. v. Oepen, P. Zinn. Improvement in the Definitions of Sensivity and Selectivity // Anal. Chem. 1987. - Vol.59. - P.2522-2526.

56. M. Д. Кац. О выборе аналитических позиций при анализе многокомпонентных смесей по спектрам поглощения // Заводская лаборатория. 1973. - Т.39, №2. - С. 160-163.

57. М. Д. Кац, М. Я. Розкин. О количественном критерии для выбора оптимальных спектральных позиций при анализе многокомпонентных смесей по спектрам поглощения // Заводская лаборатория. 1972. - Т.38, №6.- С.688-690.

58. А.Ф. Васильев, М. Б. Панкова, Ю. М. Маркош. Программа получения коэффициентов уравнений для расчета концентраций в неаддитивных многокомпонентных смесях по спектрам поглощения // Заводская лаборатория. 1973. Т.39, №9. - С.1073-1077.

59. Применение ЭВМ в химических и биохимических исследованиях. Том 1 / Под. ред. А.Ф. Васильева. М.: Химия, 1976. - 294 с.

60. М. Ю. Катаев, А. А. Мицель, С. Р. Тарасова. Выбор информативных спектральных участков для решения задач газоанализа с помощью ОАД // Оптика атмосферы .-1990.-Т.З, №8. С.832-841.

61. А. А. Мицель. Выбор оптимальных спектральных каналов для решения задач абсорбционного газоанализа и локации. Часть 1 // Оптика атмосферы и океана. 1992. - Т.5, №9. - С.978-985.

62. М. Ю. Катаев, А. А. Мицель. Выбор оптимальных спектральных каналов для решения задач абсорбционного газоанализа и локации. Часть 2 // Оптика атмосферы и океана. 1992. - Т. 5, №9. - С.29-32.

63. В. В. Зуев, О. А. Романовский. Численное моделирование лидарного зондирования газовых компонент атмосферы в средней ИК области спектра // Оптика атмосферы. 1988. - Т.1, №12. - С.986-994.

64. Е. 3. Демиденко. Линейная и нелинейная регрессии. М.: Финансы и статистика, 1981. - 302 с.

65. А. А. Амосов, Ю. А. Дубинский, Н. В. Копченова. Вычислительные методы для инженеров. М.: Высш. шк., 1994. - 544 с.

66. В. М. Вержибицкий. Численные методы. Линейная алгебра и нелинейные уравнения. М.: Высш. шк., 2000. - 266 с.

67. Auswahl optimaler Messwellenlaengen bei der spekroskopischen Mehrkomponent-Analyse / S. Ebel, E. Glaser, S. Abdulla et al. // Fresenius Z. Anal. Chem. 1982. - N.313. - P.24-27.

68. А. А. Амосов, Ю. А. Дубинский, H. В. Копченова. Вычислительные методы для инженеров. М.: Высш. шк., 1994. - 544 с.

69. Дж. Райе. Матричные вычисления и математическое обеспечение. М.: Мир, 1984.-261 с.

70. Дж. Форсайт, М. Мальком, К. Моулер. Численное решение систем линейных алгебраических уравнений. М.: Мир, 1990. - 165 с.

71. Е. Schoeneburg, F. Heinmann, S. Feddersen. Genetische Algorithmen und Evolutionsstrategien: Eine Einfuerung in Theorie und Praxis der simulierten Evolution. Bonn; Paris; Reading; Mass. u.a.: Addison-Wesley, 1994. - 321 p.

72. Ю.Э. Воскобойников, Н.Г. Преображенский, А.Н. Седельников. Математическая обработка эксперимента в молекулярной газодинамике. -Новосибирск: Наука, 1984. 238с.

73. А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979.-288 с.

74. Сравнение методов обработки сигналов лазерного оптико-акустического анализатора для мнокомпонентного анализа газовых смесей / М.Л. Белов, Д.Б. Добрица, В.А. Городничев, В.И. Козинцев // Вестник МГТУ. Приборостроение. -1998. №3. - С.30-38.

75. Восстановление концентраций компонент газовых смесей из многоспектральных лазерных измерений методом статистическойрегуляризации / M.J1. Белов, В.А. Городничев, В.И. Козинцев, Д.Б. Добрица // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2001. - № 3. - С.36-43.

76. Обработка сигналов в задачах лазерного газоанализа атмосферы / M.JI. Белов, В.А. Городничев, Д.Б. Добрица, В.И. Козинцев // Вестник МГТУ. Приборостроение. 2001. - №4. - С.51-57.

77. A.M. Денисов Введение в теорию обратных задач. М.: Изд-во МГУ, 1994. -206 с.

78. В.К. Иванов, В.В. Васин, В.П. Танана. Теория линейных некорректных задач и ее приложение. М.: Наука, 1978. - 206 с.

79. В. М. Курейчик Генетические алгоритмы. Таганрог: Изд-во ТРГУ, 1998. -117с.

80. Д. И. Батищев. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач. -Воронеж: Изд-во НГТУ, 1995. 69 с.

81. В. Н. Давиденко, В. М. Курейчик. Генетический алгоритм для трассировки двухслойных каналов // Автоматизация проектирования. 1999. - №1. - С.8-14.

82. И. П. Норенков, О. Т. Косачевский. Генетические алгоритмы комбинирования эвристик в задачах дискретной оптимизации // Автоматизация проектирования. 1999. - №2. - С.2-7.

83. В. И. Васильев, Б. Г. Ильясов. Интеллектуальные системы управления с использованием генетических алгоритмов // Приложение к журналу Информационные технологии. 2000. - №12. - С.24-27.

84. П. А. Былинович. Многохромосомная оптимизация оценки качества программных средств // Автоматизация проектирования. 1999. - №1. -С.15-21.

85. А. П. Головацкая. Методы и алгоритмы вычислительной математики. М.: Радио и связь, 1999. - 408 с.

86. Сравнительный анализ применимости метода наименьших квадратов и эволюционно-генетического метода для спектрального анализа многокомпонентных газовых смесей / В.И. Алехнович, А.Н. Житов, M.JI.

87. Коровкина и др., X Международная научно-техническая конференция // Лазеры в науке, технике, медицине: М., - 1999. - С. 166-169.

88. Gas reconstruction in multicomponent media using genetic algorithms / Yu. V. Fedotov, M. L. Belov, V. A. Gorodnichev, V. I. Kozintsev, VIII Joint International symposium // Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics: -Irkutsk,-2001.-P. 150.

89. Метод поиска квазирешений в задаче лазерного оптико-акустического газоанализа / М.Л. Белов, В.А. Городничев, В.И. Козинцев, Ю.В. Федотов // Оптика атмосферы и океана. 2002. - Т. 15, №4. - С.388-392.

90. Генетический алгоритм в решении задач многокомпонентного анализа загрязнений атмосферного воздуха / А. Н. Житов, М. В. Лебедев, И. П. Супрун, А. А. и др. // Лазеринформ. Инф. бюллетень лазерной ассоциации. -2001. №9. - С.21-22.

91. Сравнительный анализ методов поиска спектральных каналов измерения для лазерного оптико-акустического газоанализатора / М. Л. Белов, В. А. Городничев, В. И. Козинцев, Ю. В. Федотов // Оптика атмосферы и океана. -2002.-Т.15, №8. С.665-671.

92. The automated measurement complex for laser photoacoustic multicomponent gasanalysis / Yu. V. Fedotov, M. L. Belov. V. A. Gorodnichev, V. I. Kozintsev,

93. Joint International Symposium // Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics: Tomsk, - 2002. - P.l 15.

94. Автоматизированный измерительный комплекс на основе лазерного оптико-акустического газоанализатора для контроля чистоты воздуха / M.JI. Белов, В.А. Городничев, В.И. Козинцев, Ю.В. Федотов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2001. - №9. - С.38-42.

95. Yu. V. Fedotov. Special software for laser photoacoustic multicomponent gasanalysis // International Workshop on Atmospheric Spectroscopy Applications: -Moscow, 2002. - C.17.