灰霾的紫外光后向散射回波及偏振特性研究
发布时间：2023-02-01 19:37
霾、又称灰霾,近年来灰霾天气日益严重,灰霾不仅损害人体健康,还影响着所在区域的大气光学特性。因此,灰霾探测对于环境监控和研究大气光通信是十分有必要的。为了提高灰霾测量的精确度以及实时性,本文使用抗干扰能力强、隐秘性高的“日盲”紫外光对灰霾进行探测。文中根据所建立的“日盲”紫外光后向散射探测灰霾模型和灰霾粒子的紫外光偏振模型,对不同物理特性的灰霾的紫外光后向散射回波及偏振特性进行了研究,研究重点如下:（1）论文基于蒙特卡洛方法模拟光子的运动过程,构建了“日盲”紫外光后向散射探测灰霾模型,利用Mie散射理论和T矩阵方法仿真了球形与非球形灰霾粒子在不同浓度条件下的紫外脉冲后向散射回波特性。仿真结果表明,当灰霾浓度在500μg/m3以内时,紫外脉冲后向散射回波的峰值功率随着灰霾浓度的增大而增大,且不同浓度灰霾的脉冲回波峰值功率之间呈线性关系,脉冲回波半高全宽随着灰霾浓度的增大而减小。对于椭球形和圆柱形灰霾粒子,在相同浓度条件下,当粒子的形变量越小时,脉冲回波的峰值功率和半高全宽越大;对于切比雪夫形灰霾粒子,在相同浓度条件下,当形变参数和波纹参数越大时,脉冲回波的峰值功率和半高全宽越大。（2）论...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 紫外光的国内外研究进展
1.2.2 灰霾等气溶胶光散射的国内外研究进展
1.2.3 散射偏振的国内外研究进展
1.3 本文的主要工作
1.4 本文的组织安排
1.5 小结
2 紫外光探测灰霾粒子的理论基础
2.1 “日盲”紫外光
2.2 灰霾粒子的物理特性
2.3 灰霾粒子的紫外光散射理论
2.3.1 球形粒子的Mie散射理论
2.3.2 非球形粒子的散射理论
2.4 灰霾粒子的偏振理论
2.5 小结
3 紫外光探测灰霾模型及球形灰霾的后向散射回波
3.1 灰霾粒子的消光系数和散射相函数
3.2 “日盲”紫外光后向散射探测灰霾模型
3.2.1 紫外脉冲收发模型
3.2.2 光子传输方向
3.2.3 光子散射路程
3.2.4 光子到达后向接收端
3.3 球形灰霾粒子的紫外脉冲回波
3.3.1 紫外光后向散射冲击响应
3.3.2 球形灰霾粒子的脉冲回波特性分析
3.4 小结
4 非球形灰霾粒子的紫外光后向散射回波特性
4.1 常见的非球形灰霾粒子模型
4.2 非球形灰霾粒子的散射参数和散射相函数
4.3 非球形灰霾粒子的仿真结果分析
4.3.1 椭球形灰霾粒子的紫外脉冲回波特性
4.3.2 圆柱形灰霾粒子的紫外脉冲回波特性
4.3.3 切比雪夫形灰霾粒子的紫外脉冲回波特性
4.4 小结
5 灰霾粒子的紫外光偏振特性
5.1 灰霾粒子的紫外光偏振模型
5.2 球形灰霾粒子的紫外光偏振特性
5.3 非球形灰霾粒子的紫外光偏振特性
5.3.1 椭球形灰霾粒子的紫外光散射线偏振度
5.3.2 圆柱形灰霾粒子的紫外光散射线偏振度
5.3.3 切比雪夫形灰霾粒子的紫外光散射线偏振度
5.4 灰霾粒子的线偏振度差异
5.5 小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]双光路DOAS系统获取大气颗粒物粒谱分布方法研究[J]. 李素文,牟福生,胡丽莎,雒静,施瑞瑞,韦民红. 光谱学与光谱分析. 2019(11)
[2]激光雷达霸州地区气溶胶观测分析[J]. 张鑫,周鹏,杨少波,黄浩杰,赵玮,魏渠成,王梦. 气象水文海洋仪器. 2019(03)
[3]基于激光雷达技术的局域TSP特性分析[J]. 陈柯蓓,何梦迪,张琦,冯俊,董昊,倪晓昌,芦宇. 智能计算机与应用. 2019(04)
[4]基于空间网格尺度的中国PM2.5污染健康效应空间分布[J]. 曾贤刚,阮芳芳,彭彦彦. 中国环境科学. 2019(06)
[5]基于宁波地区大气颗粒物监测激光雷达的一次灰霾过程分析[J]. 高爱臻,胡利军,杨豪,颜宗华. 气象水文海洋仪器. 2019(02)
[6]不同形状的非球形粒子对偏振传输特性的影响[J]. 张肃,战俊彤,付强,段锦,李英超,姜会林. 光学学报. 2019(06)
[7]合肥市冬季灰霾天气PM2.5源解析[J]. 李启勇,朱余,魏桢,张普涛. 环境监控与预警. 2019(03)
[8]Recent advances in Ga-based solar-blind photodetectors[J]. 徐明升,葛磊,韩明明,黄静,徐化勇,杨再兴. Chinese Physics B. 2019(02)
[9]非球形气溶胶粒子散射相函数经验公式[J]. 程晨,徐青山,朱琳. 光谱学与光谱分析. 2019(01)
[10]基于荧光信号的海陆源生物气溶胶特征研究[J]. 任怡,黄晓锋,陈雯廷,王川,何凌燕. 环境科学与技术. 2018(07)
本文编号：3734405
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 紫外光的国内外研究进展
1.2.2 灰霾等气溶胶光散射的国内外研究进展
1.2.3 散射偏振的国内外研究进展
1.3 本文的主要工作
1.4 本文的组织安排
1.5 小结
2 紫外光探测灰霾粒子的理论基础
2.1 “日盲”紫外光
2.2 灰霾粒子的物理特性
2.3 灰霾粒子的紫外光散射理论
2.3.1 球形粒子的Mie散射理论
2.3.2 非球形粒子的散射理论
2.4 灰霾粒子的偏振理论
2.5 小结
3 紫外光探测灰霾模型及球形灰霾的后向散射回波
3.1 灰霾粒子的消光系数和散射相函数
3.2 “日盲”紫外光后向散射探测灰霾模型
3.2.1 紫外脉冲收发模型
3.2.2 光子传输方向
3.2.3 光子散射路程
3.2.4 光子到达后向接收端
3.3 球形灰霾粒子的紫外脉冲回波
3.3.1 紫外光后向散射冲击响应
3.3.2 球形灰霾粒子的脉冲回波特性分析
3.4 小结
4 非球形灰霾粒子的紫外光后向散射回波特性
4.1 常见的非球形灰霾粒子模型
4.2 非球形灰霾粒子的散射参数和散射相函数
4.3 非球形灰霾粒子的仿真结果分析
4.3.1 椭球形灰霾粒子的紫外脉冲回波特性
4.3.2 圆柱形灰霾粒子的紫外脉冲回波特性
4.3.3 切比雪夫形灰霾粒子的紫外脉冲回波特性
4.4 小结
5 灰霾粒子的紫外光偏振特性
5.1 灰霾粒子的紫外光偏振模型
5.2 球形灰霾粒子的紫外光偏振特性
5.3 非球形灰霾粒子的紫外光偏振特性
5.3.1 椭球形灰霾粒子的紫外光散射线偏振度
5.3.2 圆柱形灰霾粒子的紫外光散射线偏振度
5.3.3 切比雪夫形灰霾粒子的紫外光散射线偏振度
5.4 灰霾粒子的线偏振度差异
5.5 小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]双光路DOAS系统获取大气颗粒物粒谱分布方法研究[J]. 李素文,牟福生,胡丽莎,雒静,施瑞瑞,韦民红. 光谱学与光谱分析. 2019(11)
[2]激光雷达霸州地区气溶胶观测分析[J]. 张鑫,周鹏,杨少波,黄浩杰,赵玮,魏渠成,王梦. 气象水文海洋仪器. 2019(03)
[3]基于激光雷达技术的局域TSP特性分析[J]. 陈柯蓓,何梦迪,张琦,冯俊,董昊,倪晓昌,芦宇. 智能计算机与应用. 2019(04)
[4]基于空间网格尺度的中国PM2.5污染健康效应空间分布[J]. 曾贤刚,阮芳芳,彭彦彦. 中国环境科学. 2019(06)
[5]基于宁波地区大气颗粒物监测激光雷达的一次灰霾过程分析[J]. 高爱臻,胡利军,杨豪,颜宗华. 气象水文海洋仪器. 2019(02)
[6]不同形状的非球形粒子对偏振传输特性的影响[J]. 张肃,战俊彤,付强,段锦,李英超,姜会林. 光学学报. 2019(06)
[7]合肥市冬季灰霾天气PM2.5源解析[J]. 李启勇,朱余,魏桢,张普涛. 环境监控与预警. 2019(03)
[8]Recent advances in Ga-based solar-blind photodetectors[J]. 徐明升,葛磊,韩明明,黄静,徐化勇,杨再兴. Chinese Physics B. 2019(02)
[9]非球形气溶胶粒子散射相函数经验公式[J]. 程晨,徐青山,朱琳. 光谱学与光谱分析. 2019(01)
[10]基于荧光信号的海陆源生物气溶胶特征研究[J]. 任怡,黄晓锋,陈雯廷,王川,何凌燕. 环境科学与技术. 2018(07)
本文编号：3734405
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