淡水和盐水中模拟气泡幕前向光散射特性

用理论计算和实验测量方法研究了模拟淡水和盐水中的气泡幕前向光散射特性。首先根据Mie散射理论,利用MATLAB编程计算了淡水和盐水中3种不同尺度分布的气泡群相散射函数,分析盐水相对淡水气泡群前向散射变化比例。然后根据实验测量数据,通过计算分析有无气泡幕光照度变化和散射光相对比例,提出差值分析可以探测液体中气泡。理论计算结果表明,对同一尺度分布的气泡群,盐水中气泡前向散射光比淡水中气泡散射光有所增加,最大达到14%,增幅随着散射角增加而减小。无气泡幕时测量盐水前向光散射比淡水光散射有所增加;有气泡幕时,在实验选择的不同压强条件下,同一种液体中,气泡幕前向平均相对散射增加约10%,然而压强相同时,盐水中气泡幕前向光散射平均照度比淡水增加约5%。     

水中微气泡激光散射场的特性

根据Mie散射理论研究水介质中微空气泡的光散射特性, 给出了散射强度分布、 散射光的偏振度与散射角的关系和前向散射光强与气泡半径的关系. 研究表明, 在一定波长下, 前向散射光强与气泡半径呈线性关系, 为空气泡的测量提供了理论模型.      

基于布里渊散射理论的分布式测量技术

一、前言 BOTDR是基于布里渊后向散射理论而开发的分布式光纤测试设备。根据布里渊后向散射理论,在布里渊散射中,散射光的频率相对于注入光有一个频移,该频移称为布里渊频移。布里渊散射光频移大小与光纤材料声子的特性有直接关系。     

前向小角光散射法测量颗粒平均尺寸

根据Ｍｉｅ散射在前向小角范围内散射光强是颗粒尺寸的单调函数，并且与散射粒子材料、折射率和形状无关的特性，介绍了一种通过测量前向小角散射光强来确定颗粒群平均尺寸的方法，该方法能够将测量范围扩大到４０μｍ，而且操作方便，重复性好，与计算机技术联用后可以发展为一种新型的粒子在线检测技术。     

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.      

二次康普顿散射和产生双光子的康普顿散射

从康普顿散射的基本原理出发,基于能量、动量守恒定律和相对论效应,首先讨论了康普顿散射中的二次散射,得出波长的改变量不仅与散射角有关,还与入射光子的波长(频率)有关;其次讨论了产生双光子的康普顿散射,由于这种散射的复杂性,只选取了两种特殊情形来讨论,得出散射光子的频率不仅与两个散射光子的散射角有关,还与入射光子频率有关,单一频率的入射光子发生双光子散射后,散射光子波长的改变还可能是连续变化的;康普顿散射实验说明二次散射和双光子散射的发生是可能的。     

10.6 μm激光在沙尘暴中的传输特性研究

根据M ie理论建立了激光信号的单次散射模型,用蒙特卡罗法研究了10.6μm激光在沙尘中的散射、衰减、空间位相及偏振等传输特性。研究结果表明：激光信号在沙尘中散射系数和衰减系数主要与沙尘粒子的大小有关,随着沙尘粒子半径的增加散射系数和衰减系数先迅速增大,再缓慢振荡下降,最后逐渐趋于固定值;散射光的空间相位角随着传输距离的增加而增大;沙尘粒子半径较小时,激光信号的偏振角变化主要集中在后向,随着半径的增大偏振角出现了越来越多复杂的旁瓣,产生明显的退偏。     

基于平行光束的后向散射光电感烟探测器的研究

简要介绍了光源辐射功率和波长、粒子浓度、粒径、散射角、散射体积和光敏元件的受光面积等对散射光电感烟探测器的影响，散射光强度与散射角度和粒径的关系，并说明了利用后向散射来设计出对黑烟和白烟都敏感的光电感烟探测器成为可能．     

基于FPGA的分布式光纤传感器的系统搭建

本文首先通过介绍光纤中瑞利散射和受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)原理,然后分析了光纤中的后向瑞利散射光功率和SBS信号光功率与温度和应变的关系,最后基于上述原理和分析搭建了一个基于FPGA的分布式光纤传感器系统。     

扩展尾流激光雷达动态范围的举动式接收系统

针对水下航行体尾流激光雷达近场后向散射信号强、易导致接收系统饱和的难题,采用电流模式电路设计理论设计了一种举动式水下激光雷达接收系统．该系统充分挖掘接收电路的动态范围利用率,在探测周期内产生举动电流,将输出电压的基点由0V调整到跨阻放大器正向饱和电压附近,有效扩展了动态范围区间,使接收系统对近场信号的接收动态范围有效利用率提高约40％,而举动式电路部分的存在导致的系统带宽减小幅度仅为13％．该系统已成功应用于尾流激光雷达样机并进行了海试,结果表明：该系统完全可以满足大动态范围尾迹探测的需求,可广泛应用于各种大气和水下后向散射式脉冲激光探测系统．     

多次后向散射激光雷达接收信号的解析计算

通过对多次后向散射激光雷达接收信号的各级散射的分析,在高次 射接收信号与单次散射接收信号之间建立了一个简单的比例关系,即它们的比值与总衰减系统成比例;     

水下距离选通成像系统后向散射光的计算

为了实现在室内测试距离选通成像系统的分辨力，建立了后向散射光模型．分析并给出了典型的脉冲激光照明的水下距离选通成像系统的光学几何结构和相关参数．采用辐射传输理论建立了水下距离选通成像系统的后向散射光模型．编制了相应的计算机程序，根据典型系统参数计算并绘制了系统的重叠系数和后向散射光随时间的变化曲线．结果表明，到达探测器的后向散射通量随时间快速上升，达到最大值后又快速下降，5ns激光脉冲的后向散射辐射通量集中分布在20ns时间间隔内。     

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.      

消除激光水下目标探测中后向散射的方法研究

为了消除激光水下目标探测中后向散射包络，压缩接收信号的动态范围，对后向散射的特性进行了分析和模拟，证明了光电倍增管增益控制方法自适应实现的必要性，并就其物理实现作了探讨。     

TICT中圆形工件截面的散射修正项计算

透射γ射线ICT采集系统所获原始数据中，包含有Compton散射光子的计数，在探测器较少时，常采用加后准直器的方法来控制散射光子进入探头，但在实时测量的ICT中，由于探头数较多，加后准直器将受到空间的限制。笔者拟采用让Compton散射光子与透射光子一并进入探测器，再从探测器总的计数中将散射光子减除。并建立了透射式ICT康普顿（Compton）散射针对圆形截面工件的数学模拟，并给出了相应的修正公式以及散射修正的程序设计原理。     

纤维蛋白原与白蛋白的光散射特性

利用激光散射法对健康人血中的纤维蛋白原及生物制品白蛋白的光散射特性进行了研究，测量了不同浓度下这两种大分子的散射光强和透射光强，并给出了相应的微观散射系统，对研究血中成分的微观特性和基于光散射方法设计医疗检测仪器提供了理论依据。     

偏振光应用于癌症早期检测的研究进展

介绍了偏振光在偏振门技术、后向偏振散射光谱术、米勒矩阵测量方面的应用,且引入了偏振门的上皮组织成像将更清晰,后向偏振散射光谱对上皮组织细胞核的尺寸分布、粒子数密度及相对折射率的变化相当敏感,米勒矩阵也能反映散射介质的光学特征等观点。因而认为偏振光在癌症早期检测技术中具有潜在应用意义。     

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.     

基于鱼雷制导的表层气泡尾迹主要特征研究

表层气泡尾迹由于其特殊的形成机制和丰富的信号特征,直接影响了可被探测的尾流自导作用距离,成为新型鱼雷尾流制导技术领域的重点研究对象。为此,本文在气泡运动基本方程基础上,考虑表层流场因素重点是波浪条件的影响,构建表层尾迹场气泡运动的耦合模型,进而分析了可有效表征表层气泡尾迹特征的气泡存留时间和数密度。结果表明,表层流场因素对气泡的主要特征变化影响显著,相对于静水条件,气泡存留时间最大可延长17倍,气泡相对数密度衰减时间最大可延长9倍。这对利用表层气泡尾迹主要特征进行制导的新型尾流自导鱼雷来说,可较大提高尾流自导作用距离。     

多次后向散射激光雷达接收信号的解析计算

通过对多次后向散射激光雷达接收信号的各级散射的分析,在高次散射接收信号与单次散射接收信号之间建立了一个简单的比例关系,即它们的比值与总衰减系数成比例;用蒙特卡罗方法对激光雷达接收信号进行了模拟．结果显示,１,２,３次散射起主要作用,随着总衰减系数的增大,高次散射对激光雷达接收信号的作用也越来越强．