环境湿度影响下带电沙尘对微波的散射和衰减

发布时间：2021-05-21 03:31

　　在干旱地区和半干旱地区,沙尘天气频发。随着无线电科技的快速发展以及人们生活水平的提高,无论在生产生活还是在科学研究方面,人们对无线电技术的依赖都有不同程度的加强,如沙尘天气中无线电通讯信号质量和风沙环境的信息监测结果等都依赖于电磁波在沙尘环境中的散射、衰减等。研究表明沙尘天气中环境湿度以及沙粒表面携带的净余电荷对电磁波散射和衰减作用明显。事实上,沙尘天气的发生、发展等过程不仅与环境湿度密切相关,并且沙尘过境前后,环境湿度显著变化。因此,本文围绕环境湿度影响下,电磁波穿过带电沙尘系统时的散射和衰减规律展开研究,建立了环境湿度影响下带电沙尘对电磁波的散射模型,研究了相对湿度和沙粒带电共同影响下沙尘对电磁波的散射和衰减规律等。主要研究内容和研究结果为:将Sharif在不同相对湿度下沙粒的等效介电常数的实验测量结果,应用在Bohren-Hunt的表面带电球形颗粒Mie散射理论中,建立相对湿度影响下带电沙尘颗粒对电磁波的散射模型,称之为等效模型。研究了相对湿度影响下带电沙尘颗粒对电磁波的散射和衰减,结果表明:在微波波段内,沙粒带电和相对湿度的影响并不会改变吸收作用大于散射作用这一规律。计算了沙尘... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 沙尘颗粒带电现象及规律
        1.2.2 沙尘环境中的相对湿度
        1.2.3 电磁波在沙尘暴中的散射及衰减
    1.3 本文研究内容
第二章 相对湿度影响下带电沙尘对电磁波的衰减
    2.1 带电颗粒的Mie散射
        2.1.1 Mie理论简介
        2.1.2 带电颗粒Mie散射边界条件
        2.1.3 带电球形颗粒的Mie散射系数及数值求解
    2.2 沙粒的介电常数
        2.2.1 干沙粒的介电常数
        2.2.2 相对湿度与沙粒介电常数的关系
    2.3 电磁波在沙尘暴中的衰减
        2.3.1 沙尘暴能见度与沙尘颗粒数浓度的关系
        2.3.2 沙尘暴对电磁波的衰减
    2.4 本章小结
第三章 水-沙粒双层模型及其对电磁波的散射
    3.1 沙粒表面水的性质
        3.1.1 沙粒表面水层的形成机理
        3.1.2 沙粒表面水层的厚度
        3.1.3 带电沙粒表面水层的介电常数
    3.2 水-沙粒双层结构对电磁波散射模型
        3.2.1 应用背景
        3.2.2 理论模型
    3.3 近散射场分布
        3.3.1 近散射场的介绍
        3.3.2 带电颗粒的近散射场
    3.4 单颗沙粒的散射强度分布
    3.5 本章小结
第四章 沙尘环境中微波的散射和衰减
    4.1 水平路径上电磁波在沙尘颗粒系统中的衰减
        4.1.1 水-沙粒双层结构对电磁波的衰减与实验结果对比
        4.1.2 相对湿度与带电在水平路径上对电磁波衰减的影响
    4.2 地-空斜路径上电磁波在沙尘颗粒系统中的衰减
        4.2.1 在地-空斜路径上双层模型对电磁波的衰减计算
        4.2.2 相对湿度与带电在地-空斜路径上对电磁波衰减的影响
    4.3 沙粒对微波的散射和吸收特性
        4.3.1 沙粒对微波的散射和吸收
        4.3.2 沙粒对微波的后向散射特性
        4.3.3 沙粒对微波的单反照率
    4.4 本章小结
第五章 相对湿度影响下电磁波在沙尘系统中的透过率
    5.1 辐射传输方程的一级多次散射近似求解
    5.2 一级多次散射近似求解电磁波在沙尘暴中的透过率
    5.3 透过率的一级多次散射近似解与Lambert-Beer定律解的对比
    5.4 本章小结
第六章 结束语
    6.1 本文结论
    6.2 研究的展望与不足
参考文献
在学期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]介电常数常用测量方法综述[J]. 刘侃,李碧雄.  科技经济导刊. 2019(14)
[2]沙尘暴对太赫兹波传播的影响[J]. 董群锋,郭立新,李应乐,王明军.  太赫兹科学与电子信息学报. 2018(04)
[3]今春沙尘天气多了吗?[J]. 耿国彪.  绿色中国. 2018(13)
[4]典型地区大气气溶胶谱分布和复折射率特征研究[J]. 耿蒙,李学彬,秦武斌,刘泽阳,鲁先洋,戴聪明,苗锡奎,翁宁泉.  红外与激光工程. 2018(03)
[5]典型风沙环境对电磁信号衰减的规律研究[J]. 刘杨,李凯,谭康伯.  电子科技. 2018(03)
[6]成都市冬季相对湿度对颗粒物浓度和大气能见度的影响[J]. 刘凡,谭钦文,江霞,蒋文举,宋丹林.  环境科学. 2018(04)
[7]微纳粒子光学散射分析[J]. 付成花.  物理学报. 2017(09)
[8]相对湿度对大气气溶胶消光系数的影响[J]. 沈雷,顾芳,张加宏,刘毅.  光散射学报. 2017(03)
[9]红外波在沙尘暴中的后向散射增强[J]. 杨瑞科,朱传帅,刘科祥.  红外与激光工程. 2017(01)
[10]带电粒子的瑞利散射研究[J]. 张自嘉,潘琦,陈海秀.  光学学报. 2015(05)

博士论文
[1]风沙流和沙尘暴中静电现象的研究[D]. 张欢.兰州大学 2016
[2]风沙流中沙粒带电机理及荷质比研究[D]. 胡文文.兰州大学 2012
[3]局部带电球体沙粒电磁散射及其应用[D]. 李兴财.兰州大学 2011
[4]对流层地—空路径电磁（光）波传播的若干问题研究[D]. 杨瑞科.西安电子科技大学 2003

硕士论文
[1]基于带电颗粒电磁波散射特性的相关研究[D]. 秦建虎.兰州大学 2017
[2]基于静态光散射的颗粒粒度检测技术的研究[D]. 曹丽霞.中国计量学院 2015
[3]带电沙尘暴对微波传播过程影响的理论研究[D]. 闵星.宁夏大学 2015
[4]石英表面水化膜的分子模拟[D]. 万骞.武汉科技大学 2014
[5]塔克拉玛干沙漠塔中地气水热特征分析[D]. 王娟.新疆大学 2011
[6]Ka频段雨衰特性研究[D]. 郭烜.西安电子科技大学 2011
[7]光散射法测量颗粒尺寸和浓度的实验研究[D]. 陈刚.西安电子科技大学 2007
[8]Mie散射激光雷达实验系统设计与大气消光系数反演方法研究[D]. 贺应红.四川大学 2004



本文编号：3198961