期刊基本信息
创刊:
2006年 • 双月刊
名称:
大气与环境光学学报
英文:
Journal of Atmospheric and Environmental Optics
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院安徽光学精密机械研究所
出版单位:
科学出版社
主编:
刘文清
ISSN:
1673-6141
刊号:
CN 34-1298/O4
电话:
86-551-5591563
邮箱:
地址:
安徽省合肥市1125信箱
邮编:
230031
定价:
60元/期
大气与环境光学学报 第14卷 第4期
为满足对天空背景辐射进行实时光谱测量和特征提取的需求,基于光纤光谱仪研制了一台一体化天 空背景辐射计,可测量340~1030 nm波长范围内的天空背景辐射光谱,波长分辨率优于0.5 nm, 具有定点测量、全天空扫描测量两种工作模式。在介绍系统总体结构的基础上,描述了光学组件、 转台系统、跟踪模块、嵌入式控制系统及恒温控制模块等硬件部件的结构,以及上位机软件的 设计思路、设备工作流程和定标方式。最后分析经光谱辐射定标后的测量数据,初步验证设备 工作的可靠性,为天空背景辐射的实时测量及光谱特性研究提供了有效手段。
天空背景 背景辐射 光谱测量 测量仪器 sky background background radiance spectral measurement measurement apparatus 风机的尾流效应会导致风能的转化效率下降,还会增加湍流引起的机械应力损伤,降低风机的稳定性和 服务寿命。为研究新疆地区陆上风电场风机尾流特征, 2015年11月于新疆地区陆上风电场使用脉冲相干多普勒激光雷达进行风场观测。通过分析得到 新疆地区陆上风电场风机尾流特征,主要包括风速损失率、尾流宽度、尾流长度及其平均结果, 最大风速损失率,尾流长度随时间的变化趋势、与风速之间的关系等,发现风速损失率、 尾流宽度、尾流长度与背景风速、湍流强度有关。
脉冲相干多普勒激光雷达 风机 尾流效应 pulse coherent Doppler lidar wind turbine wake effect 低空风效应是指在特定的风况条件下,机场建筑物或其他位于跑道附近的人工结构对气流 造成显著扰动的现象,该效应易引起湍流甚至是出现风切变,进而给飞机的升降过程带来困难。 采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法对首都机场进行风场模拟, 并基于CFD在输入风速设置上的局限性,提出一种将高精度、高分辨率的激光雷达测风数据 导入CFD的方法,来研究这些地物对首都机场风速的影响。通过对模拟结果的分析,在风速 为11~15 m/s的西北风条件下的东跑道以及在同等风速的东南风条件下的西跑道与中间跑道均受到较大影响。
低空风效应 激光雷达 计算流体动力学方法 风场模拟 low-level wind effect lidar computational fluid dynamics nethod wind field simulation 研制出一种基于吸附管采样/冷阱聚焦方法的环境大气挥发性有机物(Volatile organic compounds, VOCs)富集 系统。环境大气中的VOCs先被吸附管采样,之后转移聚焦至冷阱中,冷阱热解析后VOCs随高纯载气进入GC-FID系 统中。使用标准气体(苯、甲苯、乙苯)测定系统性能,实验结果表明:本系统设计的冷阱对于VOCs(苯系物)聚 焦效率达到90%以上,标准样品相对标准偏差均小于3%,线性相关系数均大于0.99。该系统运行稳定,满足对环境 大气的VOCs富集的需求。
环境大气挥发性有机物 吸附管采样 冷阱聚焦 热解析 volatile organic compounds in ambient air adsorbent tube sampling cold trap focusing thermal analysis GC-FID GC-FID 针对大气挥发性有机化合物(Volatile organic compounds, VOCs)色谱谱图基线漂移严重、 色谱峰峰形复杂的特点,设计了一种色谱数据处理方法。采用移动平均法和小波变换法对高 频噪声和基线漂移进行处理,保证了谱峰解析的准确性。采用一、二阶导数结合法对色谱峰 进行识别,高斯曲线拟合法进行峰面积计算,提高了峰面积计算精度。实验结果表明,该算法 运行速度快,噪声去除和基线校正效果明显,能够准确识别重叠峰、肩峰等不规则峰形,峰面积 计算精度高,满足环境大气VOCs色谱数据处理的要求。
挥发性有机物 基线校正 小波变换 谱峰识别 曲线拟合法 volatile organic compounds baseline correction wavelet transform peak recognition curve fitting 傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)技术在大气环境在线监测 领域有着广泛的应用,利用项目研制的基于傅立叶红外技术与White型多次反射池技术的国产FTIR系统, 在龙凤山本底站进行了实际大气CH4、CO、CO2和N2O的多组分在线测量,并与本底站多年业务运行 的CRDS和GC系统的观测结果进行了同步对比分析。结果表明,(1)当前研制的FTIR原理样机的检出限 较高,可满足高浓度温室气体排放的在线监测要求。但在大气本底监测方面,其与WMO-GAW的要求尚有一 定差距,在检测能力(光能衰减、有效光程、波长校准、测量腔室等)、分析精度、不确定度以及 系统稳定性等方面仍有较大的提升空间。(2)FTIR系统与CRDS和GC系统对大气CH4、CO观测的 一致性变化趋势和相关性较好, CO2和N2O的一致性趋势不很理想,这与观测系统的原理、 分析技术、样品处理以及数据处理方法等有关。
傅立叶变换红外光谱 温室气体 大气本底 监测 Fourier transform infrared spectroscopy greenhouse gases atmosphere background monitoring 介绍了自主研制的质子转移反应飞行时间质谱的基本结构和性能。首先对数据采集卡甄别离子脉冲 的阈值电压进行了优化,结果表明当阈值电压为0.33V时, H316O+ (m/z 19)与H318O+ (m/z 21) 的离子计数比约500:1;然后考察了水团簇离子H3O+ (H2O)n=0,1,2,3的分布与漂移管约化电场的关系, 结果表明,当约化电场(E/N)为139 Td(1 Td=10-17 Vcm2)时,团簇离子得到很好地抑制,质谱观察到的离子 主要是H3O+,其纯度可达99%以上;随后考察了质谱的分辨率,结果表明在m/z=124处,分辨率最好,达到2653; 采用不同浓度的乙醇标样对仪器的线性范围和检测限性能进行了测试,结果表明该仪器的线性动态范围可达三个数量级, 检测限可达3.8 ppb;最后用该质谱仪检测了实验室空气,得到了实验室空气的质谱图。自主研制的质子转移反应飞行 时间质谱可实现对痕量挥发性有机物的实时在线测量,在环境、食品、医学等领域具有重要应用价值。
质子转移反应飞行时间质谱 阈值电压 分辨率 挥发性有机物 proton transfer reaction time of flight mass spect threshold voltage resolution volatile organic compounds 基于自发参量下转换的高精度自校准辐射基准源是目前卫 星遥感定标的研究热点。介绍了双通道自校准辐射计的工作原理并搭建了实验装置,展开了与传统 辐亮度标准探测器的比对实验验证。采用736.9 nm激光导入积分球的单色均匀辐亮度光源,将双通道 自校准辐射计和辐亮度标准探测器分别对积分球出口辐亮度进行探测,测得绝对辐亮度分 别为4.69×10-9 W/(sr·mm2)和5.19×10-9 W/(sr·mm2), 二者之间的相对偏差为9.63%,验证了研制的双通道自校准辐射计的原理可行性。
辐射定标 自校准辐射计 辐亮度标准探测器 辐亮度 相对偏差 radiation calibration self-calibration radiometer radiation standard detector radiance relative deviation 介绍一种多波段偏振成像仪的集成设计及实验室偏振定标方案。通过可调偏振度光源验 证仪器偏振定标精度,在10°视场内,当光源偏振度低于0.6时,仪器490 nm通道 偏振度测量相对误差优于1.6%, 670 nm通道偏振度测量相对误差优于1.7%。设计了多波 段偏振成像仪的系统软件,详细介绍了各个功能模块及自动化观测算法,通过敦煌辐射校正场 外场试验,验证了仪器野外运行的稳定性以及系统软件设计的合理性与实用性。
偏振成像仪 偏振定标 敦煌辐射校正场 像元配准 polarization imager polarization calibration Dunhuang radiation calibration site pixel registration. 在工业应用中,需要对方形扁平无引脚封装(Quad flat no-lead package, QFN)芯片表面划痕实时 准确检测,提出了一种快速的芯片表面划痕检测定位方法。通过图像分割算法获取缺陷图像,结合 轮廓提取算法可以较好地实现芯片表面划痕定位。同时,为了保证对芯片表面划痕实时检测,采用 基于粒子群的Otsu多阈值算法进行图像分割,不仅使得图像中缺陷区域更加明显,而且缩短了芯片 表面划痕检测时间。与直接采用Otsu算法相比,芯片表面划痕检测时间由秒级缩短至毫秒级,提高 了芯片质量检测效率。该划痕快速定位检测方法对芯片检测设备软件系统开发与应用具有重要的参考价值。
方形扁平无引脚封装芯片 划痕检测 多阈值分割 粒子群优化算法 quad flat no-lead package chip scratch detection multi-threshold segmentation particle swarm optimization algorithm