1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
4 皖西学院电气与光电工程学院, 安徽 六安 237012
5 安徽建筑大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
为丰富整层大气气溶胶光学厚度测量手段，提出了一种综合微脉冲激光雷达与地面能见度测量数据的探测方法。该方法首先利用激光雷达数据反演得到气溶胶垂直消光系数廓线，据此计算出气溶胶标高；再利用能见度和消光系数的关系得到近地面水平方向的消光系数；最后，将近地面消光系数和标高结合，从而得到整层大气气溶胶光学厚度。将该方法应用于合肥地区，成功得到该地区整层大气气溶胶光学厚度的昼夜变化趋势，验证了该方法的可适应性。
气溶胶光学厚度 气溶胶标高 激光雷达 能见度 aerosol optical depth aerosol scale height lidar visibility
1 安徽建筑大学环境与能源工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽省建设领域碳达峰碳中和战略研究院, 安徽 合肥 230601
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
建筑工地扬尘等气溶胶是大气污染的重要来源,激光雷达是探测建筑工地基坑开挖阶段气溶胶水平时空分布的有力手段。一台532 nm波长的便携式微脉冲激光雷达发射激光并接收气溶胶颗粒与激光相互作用的后向散射回波信号,结合颗粒物浓度监测仪,利用Klett法和分段斜率法反演气溶胶水平消光系数和PM10质量浓度。结果表明,用激光雷达探测的消光系数反演工地PM10质量浓度是可行的。当基坑开挖、渣土外运等施工作业开始时,工地内的气溶胶颗粒浓度明显高于周边区域,且会向周边扩散;停止施工后,在无风情况下,气溶胶颗粒会聚集在工地区域内,PM10质量浓度会维持在一个高水平阶段。研究结果为掌握并控制工地气溶胶颗粒排放情况提供了技术支撑。
大气光学 激光雷达 消光系数 气溶胶 建筑基坑 PM10质量浓度 中国激光
2021, 48(20): 2010001
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心, 安徽 合肥 230031
2 公安部交通管理科学研究所, 江苏 无锡 214151
为了更加方便快捷地获取能见度并且实现对能见度的长期观测, 基于暗通道先验的理论基础对于视频图像的能见度提取方法进行了分析和研究。通过对观测获得的全天不同时刻的目标图像进行亮度分析从而得到对应的大气透过率和能见度, 并进一步将能见度提取结果与相同条件下实测激光雷达能见度数据进行了对比。研究结果表明, 提取的能见度结果与实测数据吻合度较高, 相关系数达到 0.96616。
能见度 视频图像 暗通道 相关系数 visibility video image dark channel correlation coefficient
1 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心医学物理与技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心, 安徽 合肥 230031
提出了一种基于相关计算的激光雷达三光束二维风场反演方法。三束激光从同一平面发射,通过计算三束激光时间序列上的回波信号相关性反演二维风场信息。详细阐述了三光束二维风场反演方法的原理和计算过程,基于此方法搭建了相关二维测风激光雷达系统,实现了30 m距离分辨率和1 s时间分辨率的二维风场探测。分析了系统中激光雷达夹角对测量结果的影响和相关计算时不同时间序列长度下相关系数曲线的变化,给出了合适的激光雷达夹角和时间序列长度。用该系统进行了水平测风实验,对比了系统探测数据和探测路径上风塔的风速、风向传感器数据,结果表明系统和传感器的数据具有较好的一致性。
大气光学 激光雷达 相关计算 二维风场 时间序列
1 中国科学院 合肥物质科学研究院 医学物理与技术中心, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 医学物理与技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 中国医科大学, 辽宁 沈阳 110001
MicroRNA(miRNA)与疾病的发生和发展密切相关, 可作为疾病诊断标志物。常规检测miRNA的方法耗时较长且操作复杂, 本文设计了一种便携式miRNA快速检测系统。该系统采用光电检测技术检测滚环扩增后的标志物miRNA受激发出的荧光强度, 对采集到的荧光数据进行分析, 得出miRNA的变化情况。实验得出便携式miRNA快速检测系统在试剂浓度为0.1~1 μmol时, 荧光强度线性偏倚不超过±5%, 系统重复性大于95%。通过对冠心病检测标志物miR-499进行滚环扩增实验, 结果表明设计的便携式miRNA快速检测系统能够快速有效地检测miRNA。
光电检测 荧光检测 弱光探测 滚环扩增 photoelectric detection fluorescence detection light detection miRNA miRNA rolling circle amplification
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Technology Innovation, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
2 Center of Medical Physics and Technology, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
As an extension of the Mie lidar technique to measure the extinction coefficient of the surface particles, a horizontally pointing Mie lidar is used for determining the optical properties of Asian dust, which is an approach without knowing the actual lidar ratio. A long lasting dust event is observed based on this approach in May 2014. The “no dust,” “pure dust,” and “polluted dust” stage is observed during this event, and their optical and hygroscopic properties are discussed. Some new optical and hygroscopic features are observed, which benefit from the quantitative, multi-wavelength, and continuous measurement of the extinction related optical properties of dust particles.
010.0010 Atmospheric and oceanic optics 140.0140 Lasers and laser optics 280.0280 Remote sensing and sensors 290.2200 Extinction Chinese Optics Letters
2017, 15(2): 020102
1 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
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院， 安徽 合肥 230026
3 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心， 安徽 合肥 230031
基于微脉冲激光雷达测量数据，提出了利用气溶胶标高计算整层大气气溶胶光学厚度(AOD)的算法。首先利用激光雷达垂直和水平测量数据分别反演得到气溶胶垂直消光系数廓线和近地面水平方向的消光系数；然后将气溶胶垂直消光系数廓线分为4种类型，分别按照不同的方法拟合得到气溶胶标高；最后将气溶胶标高与近地面消光系数相结合，可得到整层大气AOD。将计算结果与同一地区相同时刻太阳光度计的测量结果相比较，发现二者具有较好的一致性，平均相对误差不超过6.7%。所提方法为白天少云和夜晚时段大气AOD的反演提供了一种新的技术手段。
大气光学 气溶胶光学厚度 气溶胶标高 激光雷达 太阳光度计
1 中国科学院合肥物质科学研究院 医学物理与技术中心, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
3 中国医科大学, 沈阳 110001
为了实现MicroRNA的快速检测, 设计了一种便携式MicroRNA快速检测仪.基于等温滚环扩增技术, 采用光电检测方法, 检测标志物受激发出的荧光光强, 建立特征荧光分析检测系统.通过改变激发光强度、MicroRNA试剂浓度等参量, 验证了该仪器可测量的MicroRNA的浓度范围为0.01~0.1 μmol, 可检测出的最低检出限为7个拷贝数, MicroRNA浓度与荧光信号强度之间为线性关系(R2=0.999 1).
生物医学工程 医用光学仪器 核酸检测 荧光 弱光探测 滚环扩增 Biomedical engineering Medical optics instrumentation Nucleic acid detection Fluorescence Light detection MicroRNA MicroRNA Rolling circle amplification
1 中国科学院合肥物质科学研究院合肥技术创新工程院， 安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心， 安徽 合肥 230031
介绍了一种在开放大气环境下、利用水平探测的双波长-偏振米氏散射激光雷达遥感地表气溶胶消光吸湿增长因子的新方法。在激光雷达垂直观测气溶胶吸湿性质相关研究报道的数据筛选方法的基础上，利用消光系数与实测相对湿度（RH）之间的强相关性，以及实测的粒子质量浓度和粒子退偏振比的变化规律作为判据，说明吸湿增长作用是引起地表气溶胶消光系数增大的主要原因。相比于激光雷达垂直方法观测气溶胶吸湿性质，该筛选过程更加严格地约束了激光雷达水平观测吸湿性质的筛选判据，且对气象条件的约束相对简单。利用筛选得到的有效数据，计算得到气溶胶消光吸湿增长因子，并分析其对波长的依赖特性。观测结果表明，在开放大气条件下，合肥地区粒子谱分布可能会出现单模态、双模态甚至多模态的复杂情况，导致Angstrom波长指数与相对湿度之间的变化规律表现为正相关、负相关和不相关3种结果；同样也导致短波的气溶胶消光吸湿增长因子弱于、等于或强于长波的气溶胶消光吸湿增长因子的多样性现象。
大气光学 气溶胶 激光雷达 消光系数 Angstrom波长指数 吸湿增长因子 波长依赖特性
1 黄山市气象局, 安徽 黄山 245021
2 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心, 安徽 合肥 230031
微脉冲激光雷达(MPL)是探测气溶胶、云雾和水平能见度的有效工具,具有性能稳定、结构简单、便于移 动、探测数据准确、对人眼安全等特点。主要介绍微脉冲激光雷达的原理,两种激光雷达数据处理 的方法(斜率法和Fernald法),及其在气象领域的应用,主要包括: (1)水平能见度以及大雾监测; (2)精确 地探测云高、云厚、云区的消光系数和云的层次等信息;(3)大气气溶胶的垂直分布和演变过程。
气溶胶 水平能见度 云高 微脉冲激光雷达 aerosol horizontal visibility cloud height micro pulse lidar
