首页 > 论文 > 光学学报 > 32卷 > 9期(pp:901001--1)

基于电荷耦合器件探测气溶胶散射相函数与大气能见度的研究

Aerosol Scattering Phase Function and Visibility Based on Charge Coupled Device

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摘要

提出一种测量大气气溶胶散射相函数及能见度的方法,并且设计了以半导体激光器为光源和电荷耦合器件(CCD)为探测器的实验装置,利用该实验装置测量了15°~45°的散射灰度值角分布。根据激光雷达方程和Henyey-Greenstein散射相函数理论,拟合气溶胶的相函数分布,计算其能见度。将拟合得到的相函数和计算的能见度的结果分别与POM天空辐射计和Belfort能见度得到的观测结果进行对比,结果表明两者一致性较好,证明了利用激光光源和CCD测量气溶胶相函数和能见度的可行性。

Abstract

A new method is presented to measure aerosol scattering phase function and visibility, and an experimental system which uses semiconductor laser as the light source and charge coupled device (CCD) as the detector of scattering light is constructed. The grey level of 15°~45° distribution is measured by the system. The aerosol scattering phase function is fitted and the atmospheric visibility is calculated based on the method. The results have good agreement with the results of POM sky radiometer and Belfort visibility meter, and this method is feasible to measure aerosol scattering phase function and visibility.

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中图分类号:P414

DOI:10.3788/aos201232.0901001

所属栏目:图像处理

责任编辑:李文喆  信息反馈

基金项目:科技基础性项目(2007FY110700)和中国科学院知识创新方向性项目(KJCX2-EW-N07)资助课题。

收稿日期:2012-03-01

修改稿日期:2012-04-12

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

孟祥谦:中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院研究生院, 北京 100049
胡顺星:中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
王英俭:中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
胡欢陵:中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031

联系人作者:孟祥谦(blunt.m@qq.com)

备注:孟祥谦(1986—),男,博士研究生,主要从事激光雷达方面的研究。

【1】Y. Kaufman, A. Gitelson, A. Karnieli et al.. Size distribution and scattering phase function of aerosol particles retrieved from sky brightness measurements[J]. J. Geo. Physical Research, 1994, 99(5): 10341~10356

【2】M. Wang, H. R. Gordon. Retrieval of the columnar aerosol phase function and single-scattering albedo from sky radiance over the ocean: simulations[J]. Appl. Opt., 1993, 32(24): 4598~4609

【3】R. Charlson. Atmospheric visibility related to aerosol mass concentration: review[J]. Environ. Sci. Technol., 1969, 3(10): 913~918

【4】He Qianshan, Yang Yinming, Geng Fuhai et al.. Algorithm comparison of aerosol parameter retrieval from sunphotometer measurements[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2010, 68(3): 428~438
贺千山, 杨引明, 耿福海 等. 太阳光度计反演气溶胶参数的方法比较[J]. 气象学报, 2010, 68(3): 428~438

【5】T. Nakajima, G. Tonna, R. Rao et al.. Use of sky brightness measurements from ground for remote sensing of particulate polydispersions[J]. Appl. Opt., 1996, 35(15): 2672~2686

【6】Zeng Shuer, Wang Gaili. Observation and instrument of visibility[J]. Quarterly J. Appl. Meteorology, 1999, 10 (2): 207~212
曾书儿, 王改利. 能见度的观测及其仪器[J]. 应用气象学报, 1999, 10(2): 207~212

【7】J. D. Crosby. Visibility sensor accuracy: what′s realistic[C]. American Meteorological Society Annual Meeting, Long Beach, CA-13

【8】Chen Anjun. Dual-light-path laser detection system for visibility by forward scattering[J]. Infrared and Laser Engineering, 2001, 30(4): 304~308
陈安军. 利用前向散射实现的双光路能见度激光测量系统[J]. 红外与激光工程, 2001, 30(4): 304~308

【9】Xie Chenbo, Han Yong, Li Chao et al.. Mobile lidar for visibility measurement[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2005, 17(7): 971~975
谢晨波, 韩永, 李超 等. 车载式激光雷达测量大气水平能见度[J]. 强激光与粒子束, 2005, 17(7): 971~975

【10】Tang Lei, Shu Zhifeng, Dong Jihui et al.. Measurement of slant visibility and its iteration method with diode-laser lidar[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2010, 22(5): 963~967
唐磊, 舒志峰, 董吉辉 等. 半导体激光雷达斜程能见度观测和反演方法[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(5): 963~967

【11】Han Yong, Rao Ruizhong, Wang Yingjian. Measurement and analysis of atmospheric visibility and aerosol extinction characteristics based on scattering statistical[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(4): 663~666
韩永, 饶瑞中, 王英俭. 基于散射法原理的能见度及气溶胶消光特性测量分析[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(4): 663~666

【12】Li Hao, Sun Xuejin. Theoretical analysis on measurement error of forward scattering visibility meter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(6): 1094~1098
李浩, 孙学金. 前向散射能见度仪测量误差的理论分析[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(6): 1094~1098

【13】K. Meki, K. Yamaguchi, X. Li et al.. Range-resolved bistatic imaging lidar for the measurement of the lower atmosphere[J]. Opt. Lett., 1996, 21(17): 1318~1320

【14】J. E. Barnes, S. Bronner, R. Beck et al.. Boundary layer scattering measurements with a charge-coupled device camera lidar[J]. Appl. Opt., 2003, 42(15): 2647~2652

【15】K. N. Liou. An Introduction to Atmospheric Radiation[M]. London: Academic Pr, 2002. 88~102

【16】Yin Hong. Fundamentals of Atmospheric Radiation[M]. Beijing: China Meteorological Press, 1993. 59~70
尹宏. 大气辐射学基础[M]. 北京:气象出版社, 1993. 59~70

【17】Song Zhengfang. Applied Atmospheric Optics[M]. Beijing: China Meteorological Press, 1990. 42~43
宋正方. 应用大气光学基础[M]. 北京:气象出版社, 1990. 42~43

【18】L. G. Henyey, J. L. Greenstein. Diffuse radiation in the galaxy[J]. Astrophysical Journal, 1941, 93: 70~83

【19】Zhou Xiuji. Advanced Atmospheric Physics[M]. Beijing: China Meteorological Press, 1991. 906~950
周秀骥. 高等大气物理学[M]. 北京:气象出版社, 1991. 906~950

【20】Sun Jingqun. Laser Atmospheric Detection[M]. Beijing:Science Press, 1986. 26~206
孙景群. 激光大气探测[M]. 北京:科学出版社, 1986. 26~206

【21】You Xiong. A method of transforming digital video signals into display colorimetry and vice versa based on Gamma correction[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 1995, 24(1): 57~63
游雄. 基于Gamma校正的数字视频信号与显示色度的变换方法[J]. 测绘学报, 1995, 24(1): 57~63

引用该论文

Meng Xiangqian,Hu Shunxing,Wang Yingjian,Hu Huanling. Aerosol Scattering Phase Function and Visibility Based on Charge Coupled Device[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(9): 0901001

孟祥谦,胡顺星,王英俭,胡欢陵. 基于电荷耦合器件探测气溶胶散射相函数与大气能见度的研究[J]. 光学学报, 2012, 32(9): 0901001

被引情况

【1】孟祥谦,胡顺星,王珍珠,胡欢陵,王英俭. CCD激光雷达探测边界层气溶胶消光系数垂直分布. 光学学报, 2013, 33(8): 801003--1

【2】吴晓军,王红星,刘敏. 不同能见度下接收孔径对无线光通信误码率性能影响分析. 光学学报, 2013, 33(10): 1006003--1

【3】赵太飞,李琼,王一丹,张爱利. 基于粒子群的无线紫外光网络快速信道分配方法. 光学学报, 2014, 34(1): 106002--1

【4】麻晓敏,陶宗明,马明俊,李成军,王珍珠,刘东,谢晨波,王英俭. 基于CCD的侧向散射激光雷达信号提取方法. 光学学报, 2014, 34(2): 201001--1

【5】胡淼,谢家亮,吴端法,曾嵘,李齐良,周雪芳,钱正丰,魏一振,项震,蔡炬. 基于CCD后向散射激光信号的PM 2.5测量研究. 光学学报, 2015, 35(2): 201002--1

【6】麻晓敏,史博,单会会,赵素贵,陶宗明. 基于CCD成像的侧向散射激光雷达几何标定方法. 光子学报, 2015, 44(2): 201002--1

【7】张旭升,郭亮,黄勇,罗志涛. 各向异性散射介质中高斯脉冲激光的回波特性. 中国激光, 2015, 42(8): 802003--1

【8】胡淼,吴端法,李齐良,周雪芳,魏一振,毕美华,杨国伟,宋旸,李鹏. 基于CCD侧向散射激光雷达的PM2.5浓度测量研究. 光学学报, 2016, 36(11): 1101002--1

【9】陈松,胡淼,曾然,李齐良,周雪芳,蔡美伶,聂佳林,汪延安. 基于侧向散射激光雷达的PM2.5浓度测量误差. 光学学报, 2017, 37(12): 1201003--1

【10】孟祥谦,潘新,刘兴涛,王秀芬,庄全风,李辉,陈超,李先欣,王章军. 基于成像的极化浊度计设计与实验验证. 中国激光, 2018, 45(5): 510009--1

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