в 46-х годах в .инфракрасной гигрометрии применились спектрофотометрическйе приборы. В последующем благодаря появлению возможности выделения монохроматических пучков излучения с помощью узкополосных интерференционных фильтров получили распространение более простые, специализированные ИК-гигромет-ры. Эти приборы по своему устройству сходны сИК-вла-гомерами (§ 5-3) и тоже могут быть построены по одно-и двухлучевой схеме с применением одно- и двухволнового метода измерения. Применение простейшей одно-

---, /о

Рис. 9-4. Блок-схема автоматического инфракрасного гигрометра.

лучевой и одноволновой схемы целесообразно, например, в лабораторных приборах при наличии надежного внешнего эталона. Важнейшей разновидностью современных ИК-гигрометров являются двухволновые прибо-

)ы с автоматическим уравновешиванием (рис. 9-4)

Л. 9-9].

Пучок лучей источника (лампы накаливания /), кол-лимированный плосковыпуклой линзой, модулируется с частотой 60 гц диском 4 с двумя ф.ильтрами (?ьан= =2,60 М.КМ и Лэт = 2,45 мкм), вращаемым синхронным, электродвигателем 5. Измерительной камерой служит труба 9, через которую с помощью насоса 15 и клапана 6

пропускается исследуемый воздух 7. Выходной сигнал детектора излучения - сернистосвинцового фоторезистора W (две синусоиды с частотой 60 гц, сдвинутые по фазе на 180°)-поступает на фазочувствительный усилитель 11, управляющий исполнительным реверсивным электродвигателем 12. Уравновешивающим органом служит оптический стеклянный клин 2. При равенстве интенсивностей излучений на обеих длинах волн результирующий сигнал равен нулю. Появление сигнала рассогласования вызывает перемещение клина до полной компенсации. Клин связан через электрический преобразователь 13 с автоматическим потенциометром 14, шкала которого градуирована в единицах абсолютной влажности воздуха. Для настройки нуля гигрометра используется второй клин 3 с ручным управлением; при этом измерительная камера заполняется сухим воздухом из осушителя 8.

Из конструктивных особенностей других гигрометров заслуживает внимания электромагнитный вибрацион-, ный модулятор светового потока с применением одного оптического фильтра, колеблющегося с частотой 60 гц. Используется зависимость спектральной полосы многослойного серебряного .интерференционного фильтра от угла наклона к оптической оси. Сдвиг Хат1= 1,3425 мкм и ?ьэт= 1,3375 мкм очень невелик, но устранение! второго фильтра и- вращающегося модулятора упрощает конструкцию гигрометра. Дальнейшее упрощение достигается отказом от разложения спектра излучателя и использованием оптико-акустического метода, применяемого и в других областях газового анализа. Если через газ пропускают прерывистое излучение и он содержит компонент, сильно поглощающий излучение данной длины волны, то энергия возбуждения преобразуется в тепловую и вызывает возникновение звуковых колебаний с частотой, равной частоте прерывания радиации. Интенсивность акустических колебаний измеряется обычными методами, например по давлению, создаваемому на мембрану микрофона (мембранного конденсатора). Выпускаемый в ФРГ прибор URAS [Л. 0-9] имеет измерительную камеру, через которую протекает исследуемый газ, и опорную, заполненную аммиаком, спектр поглощения которого аналогичен спектру водяного пара. Лучеприемник, состоящий из двух одинаковых частей, разделенных мембранным конденсатором и заполненных

газом, Позволяет измерять разность интенсивностей излучения, прошедшего через обе камеры.

Инфракрасные гигрометры измеряют абсолютную влажность, причем характерной для малых концентраций влаги является линейная зависимость поглощения

от j/ [уравнения (9-5) и (9-7)]. Основными параметрами газа, влияющими на результаты измерения, являются давление и температура, а также содержание в нем поглощающих примесей. При измерениях в приземном слое атмосферы можно пренебречь колебаниями атмосферного давления, однако измерения в верхних слоях требуют введения поправки на давление. Чувствительность инфракрасных гигрометров повышается при увеличении давления и, как у всех спектроскопических приборов, длины оптического пути. Для увеличения этой длины (без излишнего увеличения размеров прибора) применяют многоходовые кюветы, например, с многократным отражением пучка. Кроме того, измерения иа очень длинных оптических путях создают возможность оценки интегрального влагосодержания земной атмосферы, определения вертикальных профилей влажности атмосферы и т. п.; при этом источником излучения служит солнечная радиация. Положительной особенностью инфракрасных гигрометров является рост чувствительности с уменьшением упругости водяного пара и связанные с этим широкие пределы измерений - от очень низких влагосодержаний до близких к насыщению.

Рассмотренные выше модели поглощения позволяют вычислить зависимость поглощения от влагосодержания; однако фигурирующие в них постоянные соответствуют лишь, определенным условиям эксперимента, ввиду чего на практике градуировка инфракрасных гигрометров выполняется эмпирически.

Основной областью применения инфракрасных гигрометров до настоящего времени были метеорологические и аэрологические исследования - получение информации о влагосодержаний нижних и верхних слоев атмосферы как с помощью наземных приборов, так и путем зондирования с борта самолета, стратостата в свободном пространстве и т. п.

В микрометеорологии и микроклиматологии эти приборы применялись для исследования микроструктуры