SO; этому диапазону соответствует достаточно высокая чувствительность датчика, а для стабилизации высоковольтного источника напряжения можно применить достаточно простые типовые устройства. Эксперименты показали возможность измерений методом коронного разряда при нормальном атмосферном давлении и температурах от -5ч-0°С до --200°С и выше. Во избежание воздействия озона, образующегося в газоразрядном промежутке, на коронирующий электрод скорость газового потока в этом промежутке должна быть не ниже определенного значения (2-3 м1сек для датчиков диаметром 10 мм); это является необходимым условием для сохранения устойчивости вольт-амперной характеристики. Малая инерционность гигрометров коронного разряда позволяет применить их и для измерения влажности твердых тел по методу гигротермического равновесия (см. § 10-2), однако пока еще нет достаточного опыта практического применения этих приборов и в самой гигрометрии.

9-2. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ И РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Колебательно-вращательный спектр воды в ближней инфракрасной области при длинах волн Л>0,9 мкм содержит ряд интенсивных полос поглощения с центрами около ?i = 0,94; 1,1; 1,38; 1,87; 2,7; 3,2; 3,6; 6,3 мкм [Л. 9-8].

Поглощение отдельной линии с чистотой v описывается основным законом спектроскопических определений концентрации - законом Буггера - Беера:

/(v) = /„(v)e-<" (9-1)

или в дифференциальной форме

dl{v)=~k{v)l{v)dl, (9-2)

где /o(v) и 1(у)-интенсивности излучения до и после прохождения через слой среды массовой толщиной /; dl(y)-ослабление интенсивности /(v) при прохождении через слой с массовой толщиной dl; k{v) -коэффициент поглощения среды при частоте излучения v. 312

в случае смеси газов, у которых поглощение не зависит от других компонентов смеси,

где Рг, Рго - плотность 1-ГО газз соответственно в момент измерения и при нормальных значениях температуры и давления.

Для немонохроматического излучения, т. е. для групп перекрывающихся линий в интервале длин волн Ты-%2 вел.ичина / является функцией К:

{ \ Рю Рао Pio у /

(9-4)

Для водяного пара в реальных газах уравнения (9-1) - (9-4) имеют ряд ограничений, связанных как со свойствами водяного пара и газов, так и с аппаратурой, применяемой для исследования поглощения.

Молекулы НгО характеризуются прерывистым спектром поглощения, состоящим из многочисленных, близко расположенных линий, разл.ичных по протяжеиностои и интенсивности. Реальная величина коэффициента поглощения k(v) не постоянна, а зависит от концентрации водяного пара (за исключением диапазона очень низких концентраций), величины /o(v), а также парциального i давления непоглощающих компонентов смеси. Результаты измерений спектров поглощения зависят от разрешающей способности спектрометрического прибора, в частности от ширины спектральной щели, которая даже у спектрометров высокого разрешения больше ширины отдельных линий вращательно-колебательных полос НгО.

Перечисленные и некоторые другие факторы приводят к необходимости использования функций поглощения, полученных экспериментальным путем и связывающих поглощение с величинами концентрации влаги, давления и температуры воздуха. Экспериментальная функция поглощения А измеряется в определенном спектральном интервале (частоты vi-V2) и представляет собой отношение радиации, поглощенной слоем среды,

к падающей на этот слой:

-• •

f/o(v)rfv

Говард и др. (Л. 9-8] на основании экспериментальных данных, полученных при исследовании поглощения искусственных смесей Н2О с инертным газом (сухой азот), моделирующих воздух в условиях нижних слоев атмосферы, предложили следующие формулы:

для малых значений интегрального поглощения полос

I А (v) dv=cw ip + eY; (9-5)

для больших значений интегрального поглощения

J(v)dv=C + Z)lgM) + /Clg(p + e), (9-6)

где р - полное давление газовой смеси; е - парциальное давление водяного пара; "го - осажденный слой воды, равный толщине слоя воды, получаемой при конденсации водяного пара на всей длине оптического пути.

Величина w, мм, связана с абсолютной влажностью а, г/м, и длиной оптического пути I, м, простым соотношением wallO".

Эмпирические константы с, k. С, D, К имеют постоянное значение в пределах .определенной полосы.

-Формулы Говарда были получены при температурах, близких к -1-20°С, и не учитывают влияния температуры; это влияние отражено в уравнении Эльзассера:

A = k У Цг Vw, (9-7)

где ро, А - исходные (градуировочные) давление и абсолютная температура воздуха; р, Т~эти же параметры исследуемого воздуха; k - коэффициент, величина которого зависит от используемого участка спектра излучения и частично от влагосодержания воздуха. 314