作者单位
摘要
1 西安工程大学电子信息学院, 陕西 西安 710048
2 2. Electrical & Computer Engineering Department, California State Univ, Northridge, CA 91330, USA
3 西安工程大学理学院, 陕西 西安 710048
在非直视无线紫外光通信中, 利用大气中的粒子对紫外光进行散射作用来传递信息, 非直视紫外光通信在近距离隐蔽通信中有广阔的应用前景。 雾霾粒子属于气溶胶范畴, 由空气中的灰尘、 硫化物、 有机碳氢化合物等粒子组成。 雾霾粒子的尺度、 浓度、 形状等因素均会对无线紫外光散射通信的传输特性产生较大的影响。 首先, 基于蒙特卡罗方法建立了非直视紫外光多次散射模型, 将霾粒子的半径和浓度这两个物理量引入该模型中, 通过模拟大量光子在雾霾条件下经多次散射到达接收端的概率, 进而仿真分析了系统路径损耗与粒子半径和浓度之间的关系。 结果表明, (1) 在无线紫外光近距离通信条件下, 雾霾浓度越大, 路径损耗越小, 系统通信性能越好; (2) 通信距离大于500 m时, 增加雾霾粒子浓度, 系统路径损耗总体先减小再增大; (3) 在粒子浓度一定情况下, 增大粒子半径, 路径损耗先减小后增大, 且随着通信距离的增大, 路径损耗极小值的位置不断向粒子半径小的一侧移动。 其次, 在模型中引入粒子尺度谱分布的概念, 对粒子尺度谱分布进行分割, 分别求出不同粒径及其所对应浓度。 假定粒子尺度谱分布中不同粒径的粒子依次对光子产生散射作用, 对相应光子到达接收端的概率求和, 得到光子到达接收端的总概率, 进而求得多种粒径的粒子共同存在情况下系统的路径损耗, 使仿真模型更加逼近实际大气信道中多种半径雾霾粒子共同存在的事实。 最后, 搭建实验平台, 分别在良好、 严重雾霾、 极严重雾霾三种不同天气条件下, 实验测量了系统路径损耗和通信距离、 收发仰角之间的关系, 并与考虑粒子尺度谱分布模型中计算得到的路径损耗进行对比, 实验数据与仿真结果趋势一致, 雾霾天气下的通信质量优于良好天气, 收发仰角越大对应的路径损耗也越大。
紫外光 雾霾粒子 粒子谱分布 路径损耗 Ultraviolet Haze particles Size distribution Path loss 
光谱学与光谱分析
2022, 42(3): 970
耿蒙 1,2,*李学彬 2秦武斌 2刘泽阳 2[ ... ]翁宁泉 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230022
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
为了研究典型地区大气气溶胶的谱分布和复折射率的特性, 综合运用了黑碳仪、能见度仪、积分浊度仪以及光学粒子计数器等仪器对大气气溶胶进行测量。根据球形粒子的Mie散射理论, 利用各仪器测量的数据反演得到气溶胶复折射率, 并分析了各个地区的粒子谱分布特征, 消光系数和吸收系数随波长的变化关系。结果表明, 新疆地区、天津地区、厦门地区及合肥地区的大气气溶胶折射率实部nr都在1.5左右,虚部ni分别为0.01、0.017、0.008和0.016。新疆地区的数浓度谱分布可以用Junge分布来描述, 天津地区、合肥地区和厦门地区数浓度谱分布可以用Junge分布和对数正态分布来共同描述。最后还对四地区气溶胶消光和吸收特性随波长的变化关系进行描述, 这对于研究气溶胶气候效应具有一定的参考价值。
大气气溶胶 Mie散射 粒子谱分布 折射率 aerosol Mie scattering size distribution complex refractive index 
红外与激光工程
2018, 47(3): 0311001
作者单位
摘要
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230031
为研究海洋大气气溶胶粒子数浓度时空分布和粒径谱分布特征, 2014年8月至2016年3月期间, 利用光学粒子计数器和自动气象站等设备在广州茂名海边、东海和南海海域、三亚近海海域以及太平洋和印度洋海域对海洋大气气溶胶粒子数密度谱及大气温度、湿度、气压、风速等进行了测量。对不同海域不同气象条件下的谱分布特征进行了统计分析, 并对谱分布进行了拟合。结果表明海洋大气气溶胶粒子谱分布是由一个细粒模和一个中间模组成, 但近海的粒子数浓度大于远海。远海气溶胶粒子谱型稳定, 海面风力是引起粒子数浓度变化的主要原因。东海和南海的粒子谱分为二段, 小于0.5 ?滋m时用Junge谱的指数分布来描述, 0.5~4 ?滋m段用对数正态分布来描述。大风天气下海洋气溶胶的消光系数明显增加, 且在1~3 ?滋m波段的消光特征基本不受波长的影响。
海洋大气光学 大气气溶胶 粒子谱分布 消光系数 粒子数浓度 atmospheric and oceanic optics atmospheric aerosol particle size distribution extinction coefficient particle number density 
红外与激光工程
2017, 46(12): 1211002
作者单位
摘要
1 武汉大学物理科学与技术学院, 湖北 武汉 430072
2 武汉东湖学院电子信息工程学院, 湖北 武汉 430212
为了研究混合气溶胶在红外波段的散射及传输特性,利用HITRAN数据库提供的气溶胶粒子复折射率数据,基于Mie理论,计算了幂指数分布(Junge)、伽马(Gamma)分布和对数正态分布(LND)三种粒子谱分布下几种典型混合气溶胶在红外波段的散射特性。基于上述散射特性,采用离散纵标法,计算了气溶胶因素在大气环境对红外辐射传输的影响。结果表明,不同的粒子谱的散射特性变化趋势大致相同,但数值大小有差异。大气环境中,大气廓线及卷云对红外辐射传输产生影响比气溶胶因素要大很多。
Mie理论 粒子谱分布 混合气溶胶 散射特性 传输特性 theory of Mie particle spectrum distribution mixed aerosols scattering characteristics transmission characteristics 
光学与光电技术
2017, 15(1): 98
作者单位
摘要
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 中国科学院大学, 北京 100039
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气物理化学实验室, 安徽 合肥 230031
利用Gilibrator-2电子皂膜流量计对扫描电迁移率粒径分析仪(scanning mobility particle sizer, SMPS)的系统流 量进行了校正,同时利用气溶胶发生器对SMPS测量粒径的准确度进行了检测。结果表明:校正SMPS系统流量前,其样 流和鞘流的面板显示值与实际值存在偏差。用标准粒径200 nm的聚苯乙烯乳胶球发生气溶胶,得到校正面板流量 前后SMPS的峰值直径分别为274.3 nm和198.7 nm,测量结果与标准粒径的偏差从36.1%降低到2.1%,校正后可 以实现准确测量。对比分析了校正流量前后SMPS谱分布和数浓度的变化情况以说明校正的必要性。
大气光学 气溶胶 粒子谱分布 流量校正 atmospheric optics aerosol particle size distribution flow calibration 
大气与环境光学学报
2014, 9(6): 435
作者单位
摘要
国家海洋技术中心, 天津 300112
采用2012年4月长江口外围区域实验获取的固有光学特性数据,分析了该区域水体中粒子的散射特性的水平和垂直变化及其影响因素。对12个站位的分析结果表明,该区域水体粒子散射和后向散射均非常强烈,表层、5、10、20、30 m水层488 nm的后向散射系数和后向散射比平均值分别为0.0617、0.0683、0.0642、0.0606、0.1294 m-1和1.77%、1.92%、1.94%、1.98%、2.15%。各水层水体的颗粒物折射率平均值为1.14,除个别站位外,折射率介于1.1~1.2之间,表明该水域粒子以无机矿物质颗粒物为主,尽管颗粒物吸收光谱在676 nm的吸收峰表征了色素颗粒物的影响较为显著。研究结果表明,受长江泥沙输入和底质再悬浮等影响,实验区域水体散射和后向散射强烈,存在明显的层化效应,水中粒子以无机矿物质颗粒物为主。
海洋光学 散射特性 长江口 折射率 粒子谱分布 
光学学报
2014, 34(s1): s101001
作者单位
摘要
1 解放军理工大学气象学院,江苏 南京?211101
2 解放军73653部队,福建泉州?362341
在大气气溶胶类型、谱分布的基础上,利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性,讨论 分析了大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。计算结果表明,激光传输在很大程度上受粒子的折 射率和谱分布的影响;不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率和谱分布参数,从而决定了其具有不同的散射和吸收特性; 气溶胶粒子的数密度越大,其衰减和散射能力就越强,对激光传输的衰减也就越大;但前后向散射的不对称性只与气 溶胶谱分布有关,与数密度无关。所得出的结论有助于准确评估大气气溶胶对激光传输的影响以及提高激光 传输、通信和激光测风等应用。
激光传输衰减 气溶胶 粒子谱分布 Mie散射 laser transmission attenuation aerosols particle size distribution Mie scattering 
大气与环境光学学报
2012, 7(3): 181
作者单位
摘要
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
为了研究中国东部典型地区气溶胶粒子谱分布特征,建立东部典型地区的气溶胶粒子谱分布模式, 1998年11月~2010年6月期间,使用光学粒子计数器对合肥、岳西、厦门和北京等地区的大气气溶胶 进行了长期测量。使用对数正态分布对谱分布进行拟合,对不同地区不同月份的气溶胶谱分布 进行了统计和对比分析,初步建立中国东部典型地区气溶胶谱分布模式。
大气光学 气溶胶 粒子谱分布 对数正态分布 atmospheric optics aerosol size distribution lognormal distribution 
大气与环境光学学报
2011, 6(2): 154
作者单位
摘要
中国科学院,安徽光学精密机械研究所,大气光学研究中心,合肥,230031
介绍了一种综合利用能见度仪、微脉冲激光雷达和光学粒子计数器测量大气气溶胶折射率的新方法.首先使用能见度仪和激光雷达测量出大气气溶胶的消光系数和消光后向散射比,然后使用粒子计数器测量出粒子谱分布,结合气溶胶粒子折射率,根据球形粒子的米(Mie)散射理论,可以得到气溶胶消光系数和消光后向散射比.通过分析消光系数、消光后向散射比、粒子谱分布和折射率之间的关系,结合已知的消光系数和消光后向散射比,反演出大气气溶胶粒子的折射率.
大气气溶胶 粒子谱分布 消光系数 消光后向散射比 折射率 
强激光与粒子束
2007, 19(2): 207

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