基于激光诱导生物荧光技术, 分别采用紫外355 nm和266 nm激光作为激发光源, 构建生物气溶胶荧光雷达监测系统模型.综合考虑不同激发波段, 臭氧吸收以及太阳背景光等因素对激光雷达荧光探测效果的影响, 对系统性能进行数值仿真分析.仿真结果表明, 在四倍频266 nm紫外波段的激光激发下, 系统受地表臭氧的影响, 白天的有效探测距离非常有限; 在系统信噪比为10(SNR=10), 臭氧浓度为50 μg/L时, 最大探测距离仅为300 m; 而夜间情况下, 太阳背景光影响减弱, 探测距离约为450 m.三倍频355 nm激发时, 臭氧对系统的探测性能影响较小, 夜间探测距离可达750 m; 白天太阳背景光对355 nm的系统影响较大, 在相同0.5 mrad接收视场角下, 其有效探测距离约为330 m.为减少白天背景光的影响, 将望远镜接收视场角压缩到0.3 mrad, 同时选用50 nm带宽的滤光片, 此时系统的探测距离为480 m.由于355 nm波段的激发荧光受白天太阳背景光的影响较大, 在进行夜间探测时才可获得较好的效果; 而266 nm的激发波段可以很好的抑制背景光影响, 能够实现对生物气溶胶的白天有效探测.

基于回转椭球模型和有限长圆柱模型, 采用T矩阵方法研究了非球形生物气溶胶的单次散射特性, 计算了鼠疫耶尔森氏杆菌、土拉热杆菌二种生物气溶胶对氦氖激光的单次相矩阵、单次散射反照率以及不对称因子。根据矢量辐射传输理论, 研究了激光在生物气溶胶中传输的偏振散射特性, 基于累加-倍加法(adding-doubling method)求解矢量辐射传输方程, 并计算了非球形生物气溶胶对激光多次散射的斯托克斯参量。计算结果表明, 生物气溶胶的尺寸和形状对光的极化更为敏感, 因此在利用激光进行生物气溶胶微观特性探测和反演时, 利用激光的偏振散射特性为非常有效的方法。

被动傅里叶变换红外（FTIR）遥感是一种具有应用潜力的生物气溶胶远程探测技术。红外遥感测量中目标光谱特征上往往存在噪声信号和基线漂移。而生物气溶胶的光谱特征相对较宽，传统的基线校正方法都不适用。由于生物气溶胶红外光谱和不同形式的基线漂移都是非高斯信号，把非高斯性作为独立性度量，基于独立成分分析(ICA)技术设计了生物气溶胶红外光谱信号的预处理算法。试验结果表明，该算法可以把未知干扰成分、基线漂移等作为独立分量分离出来，从而不影响进一步的定性、定量分析。

基于回转长椭球模型与球形模型，采用T矩阵法，讨论了非球形气溶胶颗粒的形状对散射相函数的影响；计算了葡萄球菌、鼠疫耶尔森氏杆菌、土拉热杆菌、志贺杆菌及类鼻疽伯克霍尔德菌等5种单分散生物气溶胶颗粒Stokes散射矩阵中各元素的角度分布曲线，讨论了非球形颗粒的粒径和形状对不同矩阵元素的影响。对于等消光截面颗粒，颗粒形状的变化对前向小角度与侧向两个散射区域的散射相函数几乎无影响，可以用球形颗粒近似模拟；非球形气溶胶颗粒的F11(θ)在170°～180°内的积分与在0°～10°内的积分的比值随着纵横比的增大而增大，可以表征颗粒的形状。对于不同尺寸和形状的气溶胶颗粒，［F11(0°)-F11(5°)］/5随着等表面积球半径的增大而增大，F11(θ)在170°～180°内的积分与在0°～10°内的积分的比值以及F22(θ)/F11(θ)在30°～90°内的积分随着纵横比的增大而增大，这些特性可用以判断颗粒的尺寸和形状。研究结果为颗粒粒径及粒形测量仪器的设计以及空气中有害微生物的快速探测提供了依据。

从红外遥感辐射传输理论出发,利用二流近似方法,建立了包含散射影响的生物气溶胶被动红外探测模型;从理论上阐明了气溶胶对四周辐射的散射对生物气溶胶被动红外探测的影响。以某微生物孢子气溶胶为对象开展探测原理试验,研究了生物气溶胶红外光谱特性。给出了生物气溶胶室内吸收池试验结果,用辐射传输模型解释了试验现象。通过试验验证了探测模型的合理性、有效性;结合探测模型和室内试验结果,也可为外场试验的开展提供参考。