光热干涉法可在保持大气气溶胶状态不变的前提下直接测量其吸收系数,具有灵敏度高、响应速度 快和测量结果不受散射光影响等优点。详细阐述了光热干涉法测量气溶胶吸收系数的基本原理。 通过对几种典型光热干涉仪的剖析,包括Mach-Zehnder干涉仪、Fabry-Perot干涉仪、Jamin干涉仪 和折返Jamin干涉仪,介绍了该方法不断完善的研究历程以及仍然待解决的问题。描述了在借鉴和 创新基础上,正在开发的全光纤结构光热干涉试验装置。分析了光热干涉法的未来发展趋势。

大气传输效应是制约红外成像系统的关键因素,从大气传输效应的几个方面进行了分析,研究了影响 大气传输的几个因素的计算模型,并进行了相应的仿真,分析了大气传输效应对成像系统的探测距离 带来的影响,指出在论证和研制红外成像系统的过程中,必须要考虑大气传输特性对其性能的影响。

在高分辨率天文观测和空间测绘过程中,高速流场效应会造成目标光学波前畸变,影响探测器分辨率。从高 速流场造成光学效应对空间观测的影响入手,研究分析了自适应光学技术及其关键器件-光学 变形镜的技术特点,提出了一种基于光波波面调制技术和光程差(OPD)数据的高速流场光学传输 效应模拟方法,并完成了初步验证实验。其中,通过光线追迹法和物理光学方法计算高速流场光 学传输效应而获得的体现目标光束波面畸变程度的光程差(OPD)数据,该数据用于光学变形镜的 控制驱动。这种模拟方法可用于空间对地观测过程中流场环境造成的透射光斑抖动、偏移等 光学波面畸变效应仿真,实现在实验室环境下对光学传感器性能和空间光学探测系统高速流 场效应半实物仿真和高速流场扰动校正能力的测试评估。

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。

为了研究孔隙水取样后的荧光时间演化特性,对柱状沉积物榨取得到的孔隙水样品进行了光谱采集。拉曼光 谱分析表明,沉积物中的SO2-4浓度随深度变大而逐渐减小,这说明沉积物孔隙水中的SO2-4参与了沉积 物中硫酸盐还原而被消耗;同一深度的孔隙水样品随着暴露时间的不同,采集到的拉曼光谱的荧光背景 也有所差别。荧光光谱分析表明,随着孔隙水暴露时间的延长,在300～350 nm处的荧光峰的强度逐渐 变大,并对荧光的形成机制进行了初步分析。

如果卫星遥感反演大气CO2 精度要求达到1%,则可以通过全球连续高精度观测弥补地面观测的不足。在实际反 演中,反演精度不仅受到卷云和气溶胶的影响,还受到其它诸多因素(地表温度,地表压力,地表反照率,大气 湿度等)的影响。讨论分析了这些因子的影响:在以 US1976美国标准大气为背景、观测高度是100 km条件下,运 用最优非线性反演算法,使用逐线积分辐射传输模型LBLRTM模拟计算,模拟分析出地表温度、地表压力、地表 反射率、大气湿度各增加1%和减小1%的情况下,对CO2 反演结果的影响,以及各典型气溶胶对反演 结果的影响。结果显示:海洋型、沙漠型、城市型、乡村型四种典型气溶胶对CO2 反演结果的影响 都比较大,影响最大的为海洋型气溶胶,能见度为5 km,影响百分比相对于CO2 初始值(380 ppm)降 低了27.18%,影响最小的为乡村型气溶胶,能见度为23 km,影响百分比相对于CO2 初始 值(380 ppm)减小了7.78%;地表反射率、地表温度、地表压力对CO2 反演结果也有很大的影响,而大 气湿度对反演结果的影响很小,基本可忽略不计。

基于空间光调制器的光谱可调光源是一种新型的定标光源,旨在实现定标光源与观测场景光谱匹 配的定标新模式,进一步提高光谱定标和辐射定标精度。针对空间光调制器非光敏的特点以及这种新 型光源特殊的工作模式,采用“激光光源+光谱仪”进行了光谱预定标和光谱精 细定标,采用“标准灯-参考板+光谱仪”进行了辐射定标,实现了对该光源 系统470～945 nm范围的光谱及辐射定标。不确定度分析结果表明,波长定标的不确 定度优于0.2 nm,辐射定标的不确定度优于3.1%(k=1)。

针对MOPA(振荡-放大)准分子激光器双腔放电同步系统,设计了基于PIC16F873A单片机和直接数字式 频率合成器 (direct digital synthesizer, DDS)芯片AD9833的方波信号发生器。对比传统简易 信号发生器的优缺点,结合应用在激光器工作的实际环境,讨论了系统的硬件结构以及实现的软件 流程,经过实验及分析,结果表明在1～4 kHz范围内,信号发生电路输出方波信号频率误差<0.05 Hz。

基于比色测温原理,论述了对比色测温测量精度影响较大的外界环境因素。通过理论研究,提出从比色测 温双波段采集到的信息中除掉外界环境干扰因素的思路,并通过对大量实验数据的处理分析,得出最佳的 校正模型,提高了比色测温的测量精度。

加热炉加热过程中板坯表面温度与内部温度的均匀程度直接影响板坯的加工质量,要使板坯在加热过程中温度达到 内外均匀一致,从入钢经预热、加热段至均热需要有较长的加热周期,而高温环境下滞留时间长,在板坯表面 易形成较多的氧化皮,它是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物,由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧 化二铁组成,通常工业生产中也称为“铁鳞”。在加热炉加热过程中炉膛温度随着空燃比、流量及工艺要求 等不断发生变化,铁鳞的温度随着炉膛温度上下波动,对准确测量和判断板坯表面温度造成影响,因此, 如何从瞬态波动的铁鳞温度中分离出板坯表面温度具有重要且实际的意义,从几种图像分割算法 入手,通过比较得出一种比较适用的区域生长的方法,从而区分出铁鳞和板坯的温度,准确获得所需的表面温度。