垂直速度的测量与分析是研究大气边界层对流和湍流的重要手段,对合肥地区用声雷达探测的垂直速度数据的分析表明,白天对流旺盛,垂直速度较大,湍流较强,夜间对流相对较弱,垂直速度较小,湍流也较弱.在白天对流比较强时,瞬时垂直速度可超过0.6 m/s,从对数据的统计分析来看,有90%的垂直风速在0.3 m/s以下.同时分析了垂直风速标准差,发现其有明显的日变化特征,并且与大气折射率结构常数有很好的相关性.

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数.野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂.重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法.野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0.02.

随着遥感技术的不断发展和进步,人们对遥感观测仪器精度的要求也越来越高,而对仪器进行响应度定标是提高观测仪器输入、输出精度的重要保证.主要介绍了一种利用光谱辐射计传递实现太阳辐射计实验室定标的方法,这种方法能够比较精确地对太阳辐射计进行有效的定标,得到精确的响应度比例系数,同时定标原理简单,定标方法十分方便,便于在实验室中进行.

根据辐射照度与面积的基本关系,采用平行等间隔的相同激光束相互重叠,形成空间均匀的照度区域,且覆盖孔径光阑.通过孔径光阑的辐射通量与辐射照度的比值即为孔径光阑的面积.对此方法进行了详细的理论分析并给出了实验结果,测得直径6 mm的光阑面积为28.663 mm2,测量不确定度达到3×10-4.这种方法比以往测量方法的优越之处在于可以直接测量孔径光阑的面积而不需要任何其它高精度参考光阑,并且可以用于测量任意形状的孔径光阑.

采样系统在使用紫外吸收(UV)光谱法测量水质化学需氧量(COD)的仪器中是非常重要的组成部分.目前采样系统中普遍地使用样品池,但其窗片上附着的污染物难以完全去除,导致测量误差较大.介绍一种UV法检测COD的新型实验装置,该装置的取样系统中使用了一种新设计的喷嘴,它可以形成厚度为9 mm的稳定的水柱,克服样品池的缺点.在水质成分相对稳定的情况下,应用该装置检测实际废水并与标准方法比对,相对误差不超过10%,获得较好的一致性.

在自行研制的具有恒温加热进样系统的激光质谱仪上获得了260～285 nm波段气相苯胺分子的共振增强多光子电离/飞行时间质谱(REMPI-TOFMS).结合在266 nm激发波长下得到的C6H7N+、C5H+6、C4H+3、C3H+3、C2H+4及H2CN+离子的光强指数及不同激光能量下各离子信号强度的分支比,对分子离子及主要碎片离子的生成机理进行了探讨:在此波段范围内,苯胺分子首先吸收一个光子跃迁至1B2第一激发态,处于激发态的苯胺分子再吸收一个光子电离生成分子离子C6H7N+,分子离子进一步吸收光子解离为C5H+6、H2CN+、C6H+5,碎片离子C6H+5继续吸收光子解离产生C4H+3、C3H+3、C2H+4,并给出了可能的解离通道.

通过对氰化钠溶液和氢氧化钠溶液的紫外光谱分析,提出了一种新的氰化物在线检测方法,即直接对NaCN和NaOH混合溶液进行紫外分析来获取CN-的浓度.为此设计建立了一个紫外光电检测系统.光源采用氘灯,自行设计了氘灯电源,色散分光元件采用光栅,探测器选用光电倍增管(PMT).比较以往的氢离子检测方法,本方案提供了一种高效、轻便的智能化在线检测技术.结果表明:在紫外线216 nm处,NaOH溶液的光吸收最大,当氰离子浓度为1～70 mg/L,吸收度满足良好的线性,测量精度达1 mg/L.

利用日盲区紫外波段的光在大气中的传输特性来进行通信可以有效地解决实现抗干扰非视距近距离通信这一难题.介绍了紫外光通信系统的技术构成以及工作方式和原理,并分析了大气对紫外光通信的影响.由于大气中臭氧吸收日盲区(200～300 nm)的紫外辐射,用日盲区的紫外波段进行通信可以使通信不受到太阳光的干扰,紫外光是利用它的散射特性来进行通信的,是一种新颖的通信模式.也正是它的散射特性使它可以绕过障碍物,克服其他自由空间光通信必须工作在可视距方式的弱点,实现近距离通信.

应急通信是指在突发事故造成通信中断或通信阻塞情况下的临时通信.结合应急通信的特点,给出一个面向光纤的大气激光应急通信系统,较为详细地说明了该系统中应急数字光端机的各模块功能,分析了PPM调制和锁相环原理和作用,最后指出了应急通信系统的应用前景.

激光Z扫描方法是非线性光学测试的一种主要方法.针对Z扫描实验系统实验数据量大、稳定性要求高的特点,使用Labview开发了全自动激光Z扫描实验系统.该系统可对激光Z扫描实验进行全自动化控制,并对实验数据进行保存和处理.实验表明,该系统能大大提高测试效率和可靠性,获取一条由数百个数据点构成的完整的Z扫描曲线仅需要十多分钟.

Labview软件控制腐蚀条件,用脉冲电化学腐蚀法制备多孔硅薄膜,其表面形貌用原子力显微镜观察并分析.用可见-紫外分光光度仪测量其反射谱,通过计算得出各种制备条件下,多孔硅薄膜的其它光学参数,即有效折射率neff,吸收系数α,有效介电常数的实部εer和虚部εei,消光系数K.研究了入射光波长和孔隙率对这些光学常数的影响.

详细介绍了基于CCD成像的轮箍表面荧光磁粉探伤计算机图像显示系统的工作原理和结构组成,对系统内的紫外频谱、荧光磁粉激发频谱及CCD摄像机工作波段进行了分析,具体介绍了针对轮箍表面缺陷图像处理的设计思想和几种适用算法.

介绍了计算机辅助立体全像技术的基本原理与发展历程,叙述了该技术的应用实例和最新进展,并讨论了显示系统的性能指标、参数选择和改进方案.

湍流大气不仅使在其中传输的聚焦高斯光束的束腰处光斑发生扩展,也使光束的束腰位置发生移动.采用不均匀分布相屏的傅立叶变换法数值模拟了湍流对聚焦高斯光束束腰位置的影响,发现在湍流大气中传输的聚焦光束不再聚焦在真空传输的焦点处,焦点的移动与湍流强度和初始光束半径有关.数值模拟结果表明:聚焦高斯束在均匀湍流强度的水平路径传输上传输时,湍流将导致光束的焦点向发射点移动,而且焦移的幅度随着湍流强度的增大而增大;在同等强度湍流大气中传输的聚焦高斯光束,其焦点前移的幅度将随着光束半径的增大而减小.

通过分析激光在大气中传输所产生热晕效应和自聚焦效应的临界功率PTB和PK表明,在同样大气条件下,产生自聚焦的临界功率PK比产生热晕的临界功率PTB大约高5个量级.另外,分析了在同样激光功率下,不同宽度的脉冲激光在大气中传输时的热晕效应与自聚焦效应,一般情况下,微秒量级的脉冲激光在大气传输中的自聚焦效应可忽略,而对于超短飞秒脉冲激光,必须考虑自聚焦效应对传输的影响.

大气及典型地物光学特性数据库是一个集地面波谱测量数据、地物成分物理、化学参数数据和环境特征、遥感图像、实地图片数据于一体的大气及典型地物光学特性知识库,目的是为定量遥感的理论与应用研究提供一个综合化、系统化和专业化的遥感波谱科学实验平台.它将在典型地物波谱与图像数据积累的基础上,以波谱数据的知识化、定量化和实用化为目标,完成地物波谱、环境参数间的相互配套.创新点在于实现了地物波谱特性数据库与大气信息数据库以及地物偏振信息数据库的结合,不仅能为用户提供观测波谱,而且能够提供配套的地物偏振信息以及大气信息,并有助于获取和积累典型地物的偏振信息数据以及大气信息数据,有效地组织、管理这些数据,使大气及典型地物光学特性数据库能服务于多种研究目的.

在北京城区和城郊利用第二代车载测污激光雷达(AML-2)进行了外场测量实验,利用差分吸收技术从垂直、水平方向分别给出了低层大气中污染物NO2的典型测量数据.结果表明:城区的NO2浓度明显高于城郊地区的水平,并且也证实了利用该系统可以有效地监测低层大气的污染情况,为空气中有害气体的光学遥测提供了有效的测量手段.