东南大学能源与环境学院, 江苏 南京 210096
对基于彩虹现象的光学颗粒测量进行研究,提出了一种新的参数反演模型和算法,可同时测量颗粒的粒径和折射率。新算法基于经验模态分解的去噪技术,并采用一种特征点提取技术和基于Debye理论的反演最优点搜索算法,能较精确的迅速找到反演最优点。数值模拟结果表明,当信噪比降至5 dB时,直径反演最大误差小于10％,折射率反演最大误差小于0.1％。对不同温度下自由下落的水滴进行实验研究,水滴由波长532 nm功率14 mW的连续激光源照射, 产生的彩虹光线经大口径透镜收集,被位于透镜焦平面的CCD相机接收。实验结果同样表明此测量方法具有较好的精度和可靠性。
光散射测量 彩虹现象 经验模态分解 Debye理论
采用CCD线阵的散射光强角分布测量系统, 测量了水、 酒精液柱、 光纤的彩虹角分布。 根据严格米氏理论, 数值研究了大尺寸参数圆柱的彩虹现象, 获得与实验相吻合的数值结果。 讨论了几何光学和艾里理论局限性, 将米氏理论和几何光学结合, 对彩虹现象给予了更为合理的解释。 利用第一级彩虹角反演折射率, 以及将彩虹强度导数角分布进行快速傅里叶变换获得了角谱反演圆柱粒子的直径。 并讨论了利用角谱反演粒子折射率和直径的精度。
米氏理论 艾里理论 光散射 彩虹现象 快速傅里叶变换
