基于前向散射激光雷达的PM2.5浓度反演机制研究

发布时间：2023-05-11 03:23

　　近些年来,我国经济条件迅速发展,居民生活条件不断提高,对环境质量的要求不断提高,但是我国对于目前空气质量有效的评价政策不健全,我国环境质量的治理迫在眉睫。目前主要的光散射激光雷达测量PM2.5浓度的有侧向散射激光雷达和后向散射激光雷达。由于后向散射激光雷达存在盲区,无法对近地面进行测量。侧向散射接收到的散射光信息量相对较少,可能造成有效信息丢失。本文主要研究了前向散射激光雷达反演PM2.5浓度机制,内容如下:(1)简单阐述了选题的背景,叙述了国内外所使用的颗粒物监测技术以及各个国家的监测现状,介绍了关于光散射法的国内外研究现状,分析了未来的发展趋势。(2)描述了空气介质中颗粒物的光散射特性,同时详细分析了Mie散射理论的特征以及数值计算过程。仿真了不同粒径和不同粒子浓度占比对于前向散射光强分布的影响,并比较前向散射光强分布和后向散射光强分布的占比。(3)根据Mie散射理论搭建了基于CCD前向激光散射雷达的实验装置,利用该实验装置得到不同浓度条件下的CCD回波信号图,根据回波信号图灰度总值的大小分为S(0)、S(20)、S(40)、S(60)、S(80)5个等级模型,拟合了光强总值和PM...

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 国内外颗粒物监测现状
        1.1.3 国内外颗粒物主要监测技术
    1.2 激光散射雷达测量PM2.5国内外研究现状
        1.2.1 激光散射雷达测量PM2.5国外研究现状
        1.2.2 激光散射雷达测量PM2.5国内研究现状
    1.3 本文的主要研究工作及结构
第2章 前向散射激光雷达原理
    2.1 空气介质中颗粒物的光散射特性
    2.2 前向散射激光雷达的Mie散射原理
        2.2.1 Mie散射特征
        2.2.2 Mie散射数值计算
    2.3 粒径与粒子浓度占比对前向散射光强分布的影响
        2.3.1 粒径对不同散射角度的光强分布影响
        2.3.2 粒子浓度占比对不同散射角度的光强分布影响
    2.4 本章小结
第3章 前向散射激光雷达反演PM2.5机制研究
    3.1 引言
    3.2 前向散射激光雷达实验装置
    3.3 前向散射激光雷达反演PM2.5浓度原理
    3.4 前向散射激光雷达反演模型分析
    3.5 本章小结
第4章 前向、侧向与后向散射激光雷达对比分析
    4.1 引言
    4.2 前向、侧向和后向散射激光雷达实验装置
    4.3 前向、侧向和后向散射光强总值的PM2.5浓度反演模型
    4.4 前向、侧向和后向散射激光雷达反演模型误差分析
    4.5 本章小结
第5章 实时图像处理软件的设计与实现
    5.1 引言
    5.2 激光散射雷达处理软件简介
        5.2.1 系统简介
        5.2.2 系统相关配置环境
    5.3 激光散射雷达数据处理软件的实现
        5.3.1 软件需求分析
        5.3.2 软件功能与模块设计
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3814059