指数型分布粗糙地面宽带后向电磁散射的FDTD研究

采用蒙特卡罗方法模拟生成指数型分布粗糙地面,运用时域有限差分方法(FDTD)研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面的宽带电磁散射问题。通过数值计算得到不同频率响应对应的后向散射系数,分析了粗糙地面相关长度、高度起伏均方根、土壤湿度和入射角的变化对后向散射系数的影响,得到了指数型分布粗糙地面的宽带后向电磁散射特性。     

高斯粗糙面电磁散射的基尔霍夫驻留相位法研究

采用高斯粗糙面来模拟实际粗糙面,根据基尔霍夫驻留相位近似法研究了粗糙面的电磁散射,结合高斯粗糙面的自相关函数导出了高斯粗糙面后向散射系数和不同极化状态双站散射系数计算公式.通过数值计算得到了后向散射系数随入射角变化的曲线和不同极化状态双站散射系数随散射角、散射方位角及入射波频率变化的曲线,讨论了介质介电常数、粗糙面参数对后向散射系数和双站散射系数的影响、入射波频率对双站散射系数的影响,得出了高斯粗糙面散射系数的基本特征.结果表明介质介电常数和粗糙面参数对高斯粗糙面后向散射系数和双站散射系数有明显影响且非常复杂,而入射波频率则对双站散射系数无影响.     

西安市秋季大气颗粒物散射特征及其影响因素

 为研究污染条件下西安市秋季大气颗粒物的散射特征及其影响因素, 于2012 年11 月监测大气颗粒物散射系数并采集PM_2.5样品。探讨了大气颗粒物的散射日变化特征, 通过实验分析PM_2.5中水溶性离子(Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-)和含碳物质(有机碳和元素碳)的污染水平, 并讨论它们的来源及对散射系数的影响。结果表明, 颗粒物的散射系数均值为(579±387)Mm^-1, 夜间高日间低。PM_2.5质量浓度与散射系数呈现出较强的线性关系(相关系数为0.85), 通过回归方程得到PM_2.5散射效率为3.09 m²·g^-1。在PM_2.5化学组分中, 有机物对消光系数的贡献最大, 占52.3%;其次是NH₄NO₃和(NH₄)₂SO₄, 贡献率分别为16.2%和13.7%。     

随机粗糙地面的宽带电磁散射研究

利用指数型随机粗糙面模拟实际的粗糙地面,运用时域有限差分法研究了微分高斯脉冲波照射时粗糙地面的宽带电磁散射问题,得出了后向散射系数的频率响应曲线,计算了后向散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、入射角等参数的变化情况,并做了详细分析与讨论,得到了指数型粗糙地面的宽带电磁散射特性.     

分形粗糙面与上方导体目标的宽带后向电磁散射研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟实际粗糙地面,运用时域有限差分法研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面与上方二维等边三角形导体目标的宽带后向电磁散射问题,得到了后向复合散射系数随频率的变化曲线.分析了后向复合散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、分维数、土壤湿度和三角形边长、倾角、高度的变化情况,得到了分形粗糙地面与上方导体目标复合的宽带后向电磁散射特性.     

粗糙面后向散射的基尔霍夫标量近似法研究

实际的粗糙面由高斯型粗糙来模拟,结合高斯型粗糙面的相关系数,依据基尔霍夫标量近似法给出了高斯型粗糙面后向散射系数表达式,通过数值计算得到了后向散射系数随入射角及入射波波长的变化曲线,分析了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数、入射波波长对后向散射系数的影响,得到了较完整的高斯粗糙面后向散射特征.     

粗糙面散射对太赫兹雷达成像的影响

传统毫米波安检雷达成像基于点目标假设而忽略了散射的影响,但随着频率提升至太赫兹(THz)频段,目标表面应视为粗糙而须考虑散射的影响。该文采用微扰法(SPM)求解粗糙表面的后向散射系数,在传统安检雷达成像模型的基础上模拟了不同粗糙度下的成像结果。通过与Lambert表面和理想镜反射表面的模拟成像结果对比,分析了粗糙度和频率等散射关键参数对太赫兹成像结果的影响。结果表明:在太赫兹安检雷达成像场景下,材料表面后向散射角越宽,成像质量越好;后向散射特性曲线的角宽度和形状共同影响成像分辨率和峰值旁瓣比;提高电磁波频率有利于粗糙表面成像。     

分形地面与埋藏目标宽带电磁散射FDTD研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟实际的粗糙地面,运用时域有限差分法研究了脉冲波入射时分形地面与下方埋藏目标复合模型的宽带电磁散射问题,得出了后向复合散射系数的频率响应曲线.数值计算了后向复合散射系数随分形地面分维数、高度起伏均方根、土壤湿度、目标尺寸、目标倾角、目标埋藏深度等的变化情况,并做了详细分析与讨论,得到了一维带限Weierstrass分形地面与下方埋藏目标复合模型的宽带电磁散射特性.     

天波超视距雷达一阶海杂波后向散射特性分析

为了得到天波超视距雷达一阶海杂波后向散射系数变化范围及总体变化规律,以及雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等各参数对一阶海杂波后向散射的影响规律,针对天波超视距雷达探测的特点,引入Barrick等给出的高频雷达一阶海杂波后向散射系数模型,运用仿真分析的方法得知,无向幅度谱达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数大概在-39 dB--14 dB,无向幅度谱未达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数范围在-460 dB--18 dB,且频率与风速的相对大小决定了探测环境处于饱和区或非饱和区,又进一步仿真分析雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等参数对一阶海杂波后向散射的影响,得出各参数对一阶海杂波后向散射影响的规律,这对天波雷达目标探测策略及高频海杂波建模和滤除有指导意义.     

一维线性海面弱流场对雷达后向散射系数的影响

基于谱扰动理论，分析了一维线性海面弱流场与微尺度表面波之间的相互作用及由此产生的海浪谱扰动。根据布拉格散射模型讨论了谱扰动对雷达后向散射系数的影响，并进行了数值模拟。针对辐聚、辐散流分别给出了不同流速梯度和不同雷达波长情况下雷达散射系数的影响。从而定量地描述了海面弱流场对雷达后向散射系数的影响。     

基于二阶谱的海面微波散射特性仿真

基于波面的二阶谱特征,研究了粗糙海面后向散射特性并进行了数值仿真。仿真结果表明,在散射模型中考虑海浪波面的二阶谱特征时,海面微波后向散射特性呈现出随方位角和入射角等参量变化的差异,体现了粗糙海面的非线性效应。     

驻相近似下二维海面后向散射增强效应研究

基于驻相近似下得到的考虑遮蔽效应时的粗糙面散射一、二阶基尔霍夫公式,研究了满足半经验海谱分布的二维介质粗糙海面的电磁散射,分析了海面散射出现后向增强效应的条件,计算了不同极化状态的散射系数角分布,并进行了比较,详细讨论了二阶散射系数角分布及后向增强效应随风速、入射频率和入射角的变化规律.     

综合利用光学、微波遥感数据反演土壤湿度研究

基于ASAR-APP和TM影像数据,研究了小麦覆盖地表的土壤湿度反演方法.首先,利用冠层后向散射模型MIMICS(michigan microwave canopy scattering),分析了第二入射角模式(IS2)2种极化组分散射对总散射的贡献,确定了土壤湿度反演的最佳极化模式;其次,分析了植被微波单次散射、植被层双程透过率与NDVI之间的关系,建立了单次散射及双程透过率模型,然后,结合IS2入射角模式ASAR数据,建立土壤湿度反演模型.最后,基于模拟数据和获取的ASAR、TM影像数据,利用半经验模型反演土壤湿度.研究结果表明:IS2_HH模式土壤散射在总散射中贡献更大,该数据更适合土壤湿度反演;植被微波单次散射、双程透过率与NDVI有很好的线性关系,可以利用线性模型建立它们之间的关系;半经验模型能够较好地反演土壤湿度,反演和实测的土壤湿度相关系数为0.75,均方根误差为5.07%.     

海面浮油探测荧光激光雷达系统仿真

建立了海面浮油探测荧光激光雷达的系统模型,根据浮油探测的特点,给出了荧光激光雷达回波信号方程.以此方程为基础,结合石油的消光系数及荧光光谱转换效率数据,对模型的回波信号强度进行仿真,得到了该模型探测不同类型石油时的荧光回波光子数.为进一步计算该模型的信噪比,分析了海洋浮油探测背景噪声的特点,得到海水黄色物质产生的背景噪声.通过信噪比公式计算了荧光激光雷达模型的信噪比,计算结果表明,该系统模型能够满足机载海面浮油探测要求.      

激光目标温度场与后向散射系数的关系

目标的表面温度场是影响其激光散射特性的重要物理量,对于表面起伏比较平缓的粗糙面,该文运用基尔霍夫驻留相位法从实验和理论两方面讨论了粗糙表面的温度场对后向散射系数与入射角之间关系的影响,其结论对激光探测、激光隐身等的研究有重要的参考意义。     

外混合气溶胶吸湿性对其平均消光系数的影响

基于Mie散射理论与气溶胶颗粒粒径及折射率的湿度增长模型,以两种典型吸湿性气溶胶外混合组成的颗粒系为研究对象,计算分析了气溶胶平均消光系数对环境相对湿度的依赖关系。计算结果表明:在可见光与近红外波段,当相对湿度在60%~95%的范围内逐渐增大时,气溶胶颗粒物吸湿增长,使其粒度分布逐渐增宽,等效折射率逐渐减小,造成气溶胶的平均消光系数呈指数规律增长。进一步计算发现,当外混合气溶胶来源一定时,窄分布成分的气溶胶含量越高,或者某一成分的气溶胶粒度分布越窄时,随环境湿度的增大,外混合气溶胶平均消光系数的增长越快。上述方法也适用于预测复杂成分的外混合气溶胶平均消光系数与相对湿度的变化关系,从而为实际大气气溶胶光学性质和大气环境质量的研究提供理论依据。     

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.      

光纤拉曼放大器双瑞利散射噪声特性分析

分析了光纤拉曼放大器（FRA）双瑞利散射（DRS）噪声特性;给出了噪声在拉曼光纤中的传输模型,基于噪声功率分析,得到了信号瑞利散射噪声功率之比和功率代价的表达式,信号的DRS和原信号一起到达接收机,导致交调,使接收机的灵敏度降低。     

短脉冲激光在散射性介质中传输的时域有限元分析

从瞬态辐射传输方程出发,利用最小二乘变分原理,发展了基于离散坐标形式辐射传输方程的最小二乘有限元方法,并将其用于模拟短脉冲激光在二维散射性介质中的瞬态传输现象.首先简要介绍了求解瞬态辐射传输方程的最小二乘有限元公式,然后以脉冲激光在生物介质中的应用为背景,考察了脉冲激光入射二维非均匀散射性介质的情况,调查了不同位置处时域信号的演化规律,为短脉冲激光在生物医学领域中的应用研究提供了有价值的参考数据.结果表明:对于局部短脉冲入射条件下的非均匀散射性介质,早期的时域反射信号能够较多地反映出介质光学属性分布信息,而距离入射光源较远的测量位置,由于辐射信号经过了较长时间的衰减,所包含的介质光学属性分布信息较少.