近红外波段气溶胶粒子形状和性质对散射特性的影响

为了研究近红外波段气溶胶粒子的形状和性质对散射特性的影响,将气溶胶粒子视为非球形粒子,并用T矩阵理论对0.94 μm波段的气溶胶粒子进行了一系列计算分析.计算结果表明:进行单个气溶胶粒子的散射计算时其形状因子是不可忽视的元素,单个气溶胶粒子的散射相函数随着粒子形状的不同在前向和后向有明显变化;进行气溶胶粒子前向体散射计算时非球形粒子近似成球形粒子带来的误差较小,后向误差仍较大;气溶胶粒子性质的不同,即折射指数和数密度的不同对散射特性影响较大.     

基于蒸发波导的气溶胶散射特性

利用单球形粒子和双层球粒子的散射模型对大气气溶胶粒子的散射特性进行了分析,对双层球的不同内层折射率和不同粒子半径条件下粒子的散射特性进行了计算,并用两种模型对不同大气湿度情况下海洋气溶胶散射进行了分析和仿真.结果表明:采用双层球模型计算的前向散射强度比用单层球模型进行计算的要大,而后向散射要弱;随着大气湿度的增加,气溶胶粒子半径变大,后向散射变强;用湖面上大气气溶胶粒子散射与仿真的拟海洋气溶胶散射的消光系数比较,实测消光系数值与双层球模型计算的消光系数值更接近.     

气溶胶粒子的吸收对散射光强的影响

研究了气溶胶粒子的球形和旋转椭球两种模型的吸收效应对散射光强分布的影响. 文中使用Mie散射理论和T矩阵两种方法,分别得到了球形粒子和旋转椭球粒子对正入射的偏振光和非偏振光散射的散射光强随散射角的变化关系,同时,给出了气溶胶粒子的吸收效应对后向散射光强影响的仿真结果. 根据计算出的结果模拟得到了后向散射光强与球形气溶胶粒子的吸收效应成指数关系,而与旋转椭球气溶胶粒子吸收效应成非线性变化关系.      

激光探测蒸发波导的原理与实验分析

从海洋人气相对湿度的角度建立了大气折射率变化与气溶胶激光散射特性的理论联系．在实验室条件下,分别模拟了烟、水云、尘、雾、霾等类型粒子群的蒸发波导环境,采用波长为1．06μm的激光雷达对在不同温度和湿度条件下半径范围为0．1～100μm的气溶胶粒子群进行了探测实验,并对不同气溶胶粒子群的激光后向散射回波信号特征做了对比分析,实验结果进一步验证了激光蒸发波导的可行性和有效性．     

基于激光散射法的气溶胶颗粒测量系统的接收参数分析

大型民用客机座舱空气中的颗粒污染物直接影响乘客健康和安全,需要采用有效的气溶胶检测系统及时发现空气品质的好坏,光散射式颗粒计数器是常用的检测设备.在光散射气溶胶颗粒粒径和计数浓度测量方法中,测量结果一般受被测粒子折射率影响.为了提高对客机座舱环境气溶胶粒径的测量精度,根据Mie理论和光通量计算公式,对大气中5种常见气溶胶粒子——水、硫酸、硫酸铵、炭黑和金属以及标准粒子聚苯乙烯（PSL）粒子,在不同接收方向角θ和接收孔径半角β值下的散射光通量F与粒径D关系曲线（F-D曲线）进行了全面系统的计算模拟,并模拟采用PSL标准粒子标定,计算并比较了3种接收参数下粒径模拟测量结果与理论值的误差情况.通过对大量模拟结果的比较分析,发现θ为40°和β为45°的接收参数下,5种粒子的F-D曲线较为接近且单调性较好,表明折射率对5种粒子测量结果的影响都较小.     

对流层与平流层大气气溶胶微粒子的激光散射特性

根据Mie散射理论, 计算大气气溶胶主要微粒子的光散射光学截面和散射强度分布. 结果表明, 对流层和平流层中的微粒子在不同波段和粒径下, 对光的散射能力不同. 并模拟了散射场传播形成的彩色环, 衍射彩色环包含了粒子的尺寸和光学特性信息.      

气溶胶粒径区间对其消光、后向散射及消光后向散射比影响的数值分析

利用Ｊｕｎｇｅ谱对多道光电粒子计数器的测量谱进行了模拟，根据光散射的米氏理论，考察了气溶胶小位子对其消光、后向散射及消光后向散射比的影响情况，对估计由实测谱及折射指数计算以上三个参量所带来的误差具有一定参考价值。     

应用积分浑浊度仪研究兰州城市冬季大气气溶胶

利用积分浑浊度仪监测得到的散射系数和多波段光度计观测资料分析了兰州冬季大气气溶胶的一个个例的散射光学特征.用散射系数计算了后向散射比、不对称因子、单次反照率、波长指数等重要的辐射参数,为气溶胶辐射强迫研究以及气溶胶辐射强迫参数化方案提供了基础资料.在此基础上建立了一种适合利用散射系数反演气溶胶细微粒子谱分布的方法.     

气溶胶粒子形状对其辐射特性影响的研究

在处理大气的长、短波辐射时常常假定粒子为球形。本用扩展边界条件法及Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法计算了随机取向的非球形气溶胶粒子的衰减、吸收截面、相函数、不对称因子、单次散射反照率等辐射参量，研究了形状因子及粒子表面粗糙度对这些量的影响。     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

用在线添加基质法检测气溶胶粒子

利用基质辅助激光解吸电离技术, 在气溶胶飞行时间质谱仪中可以检测单粒子气溶胶. 蒸发冷凝装置安装在质谱仪的入口, 当气溶胶粒子经过时, 基质通过冷凝添加到气溶胶粒子上. 包含基质的气溶胶粒子通过三级差分进样系统进入到电离区被266 nm 的Nd: YAG激光器解吸电离, 同时获得了单个气溶胶粒子的质谱和空气动力学直径. 这种在线添加基质的方法使得实时检测单个生物气溶胶粒子成为可能.     

近海污染大气对自由空间量子通信性能的影响

自由空间是量子保密通信的重要应用场景之一。近海地区,大气湿度和各种污染大气气溶胶粒子会导致量子链路性能的衰减。基于Mie散射理论,结合近海地区空气湿度对气溶胶粒径及复折射率的影响,计算吸湿后近海污染大气气溶胶的消光系数。根据气溶胶的粒度谱分布函数,分析近海污染大气气溶胶粒子浓度与星地量子链路衰减、量子链路效率及信道纠缠度之间的关系。针对比特翻转噪声及相位阻尼噪声,研究量子隐形传态保真度的变化。结果表明,近海地区大气相对湿度为80%的环境下,当传输距离为6 km,气溶胶粒子数浓度为60 cm^-3时,对应的链路衰减系数、链路效率、幅值阻尼信道量子纠缠度分别为1.7 dB、2.02×10^-6、0.457。仿真结果可为近海地区量子通信系统的设计与优化提供参考。     

大气信道对激光信号传输的影响以及MATLAB仿真

介绍了激光信号通过随机的大气信道时大气中气体分子对激光的吸收,探讨了大气中的气溶胶粒子对大气的散射效应以及大气的湍流对光信号的影响,并用MATLAB进行了仿真,针对仿真结果和实际情况存在的偏差,分析了产生偏差的原因。     

稀释体系气溶胶粒子近壁动力特性及壁面影响

以极端稀释气溶胶体系中单个粒子为研究对象,建立了考虑受重力浮升力、表面势力和布朗热动力作用的运动控制方程,运用布朗动力学方法数值模拟了近壁处气溶胶粒子的动力特性规律. 结果表明,壁面之上一定范围内(约50个气溶胶粒子半径)存在一个壁面影响区,区域中气溶胶粒子的动力特性有别于无界大空间中的气溶胶粒子,且其厚度远大于壁面对粒子作用力的范围(约1个粒子半径). 最后讨论了不同表面特性、不同粒子半径时壁面影响区的变化规律.     

大气气溶胶光学参数的高光谱分辨率激光雷达探测研究

系统地介绍了国内第一台基于碘吸收滤波器的高光谱分辨率激光雷达系统,及有关的数据处理和测量结果．该系统以种子激光注入的窄带Nd：YAG激光器作为发射光源,利用碘吸收滤波器作为高光谱分辨率滤光器件,将接收到的激光后向散射信号分成能量监测和光谱监测两个探测通道,实现对大气气溶胶散射和分子散射的光谱分离．在没有其他假设、仅利用标准大气模型计算结果的情况下,直接测量得到气溶胶后向散射比、后向散射系数．与以往米散射激光雷达大气气溶胶参数提取方法如Klett方法相比,该测量方式无须激光雷达比即气溶胶消光系数对后向散射系数之比的假设．     

气溶胶纤维过滤技术研究综述

纤维过滤除尘技术在气溶胶粒子排放控制的应用中具有过滤效率高、运行稳定、纤维滤料选择范围广的明显优点,其发展至今形成了多种过滤材料,有了较完备的理论支撑和相关技术规范。围绕气溶胶粒子纤维过滤技术的过滤理论、关键参数、过滤介质、过滤过程及过滤技术等方面进行了阐述,并介绍了目前气溶胶粒子过滤的新型技术,为气溶胶粒子过滤除尘领域的研究提供参考。     

广州市秋季气溶胶光学特性日变化

气溶胶光学参数可以表明气溶胶粒子含量的多少、大气的浑浊情况、粒子分布特征等,对研究气溶胶具有重大意义。利用ASD FieldSpec3地物光谱仪,观测广州市2017年10月23和31日以及11月1日秋季典型天的气溶胶粒子日变化情况,反演了气溶胶光学厚度、Angstrom参数、粒子体积谱并对其日变化特征进行了分析。结果表明:①广州市秋季典型天的AOD值日变化量不大,总体趋势呈现波动式上升,各天AOD值略有差异;各天的波长指数均处于较高水平,说明广州市秋季典型天的气溶胶颗粒以细粒子为主;浑浊度系数普遍较低,表明大气较为清洁。②各天气溶胶粒子AOD、体积浓度的变化与交通、工业等人类的生产、生活活动有较大关系,从9:00开始逐步积累,在15:00达到峰值。③广州市秋季典型天的气溶胶组分结构比例随时间变化不大,说明各天污染源较为固定。气溶胶体积谱为双峰型,主控粒子为小于0.1μm的细粒子,主要由水溶性粒子和煤烟组成,此外由于地理位置因素存在少量的沙尘性和海洋性粒子,广州市整体气溶胶类型为城市工业型与海洋型的混合结构。     

兰州市大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用春冬两季分别架设在兰州市与兰州市郊皋兰山的CE318型太阳光度计资料分析山谷内与山顶的气溶胶光学厚度(AOD)差别,研究兰州市特殊地形影响下的AOD变化情况、以及气溶胶粒子的主要类型.市区AOD日变化可分为市区峰型和平稳型,山上为峰型和谷型.AOD平均日变化在市区与山上是冬季大于春季,市区大于山上.市区上空的大部分气溶胶集中在600 m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为48%,冬季为60%,冬季大于春季.山上气溶胶平均粒径冬季小于春季,冬季气溶胶粒子以细粒子为主,春季气溶胶粒子以粗粒子为主.     

气溶胶凝聚粒子的分形模拟

分析了大气气溶胶特性的研究意义及气溶胶粒子的分形特征.基于DLA模型模拟了不同原始微粒数目凝聚生长的分形气溶胶凝聚粒子,并将模拟结果与实验观察结果相比较,验证了模拟结果的可靠性.给出了凝聚粒子分形维数随原始微粒数目的变化曲线,结果显示,原始微粒数目直接影响凝聚粒子的分形维数.     

基于地基遥感的降水过程对城市型气溶胶差异性影响分析

降水过程对气溶胶粒子的影响非常复杂.为了研究降水对城市大气中气溶胶粒子的差异性影响,该文选择2016年6～7月武汉市一次持续性强降水过程进行分析.结合OPAC模型及GADS数据集,利用最小二乘线性回归算法,基于CE-318太阳光度计及黑碳仪观测数据对大气中三种城市气溶胶粒子(不溶性气溶胶粒子INSO、水溶性气溶胶粒子WASO、黑碳气溶胶SOOT)的粒子数密度进行反演,并使用光学特性误差及黑碳仪观测结果对反演结果进行验证,显示了较高的反演精度.通过对比降水前后不同气溶胶粒子数量的变化,发现降水对INSO、WASO、SOOT三种气溶胶的影响效果及时长存在明显差异.降水对WASO、INSO、SOOT均有明显的抑制作用,但影响时长存在明显差异.降水对SOOT的消减作用仅能持续数小时.WASO在降水后逐渐回升,其抑制作用仅能持续一周即回复到降水前,降水对INSO消减作用的持续时间最长,可达数周之久.