1 河南理工大学测绘与国土信息工程学院，焦作 454000
2 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
3 江苏省环境监测中心，南京 210019
利用卫星遥感反演水体中的悬浮物浓度对水质监测和保护具有重要意义，在悬浮物浓度反演过程中，如何避免或最大程度降低水体中叶绿素a、有色可溶性有机物（Colored Dissolved Organic Matter，CDOM）的干扰是当前的技术难点。文章针对可持续发展科学卫星1号（SDGSAT-1）MII传感器，利用Hydrolight辐射传输模型，从理论上挖掘只与悬浮物强相关的反演因子，以此构建适用于MII影像的太湖悬浮物浓度反演模型，通过水体的实测数据和遥感数据对模型应用效果进行验证。结果表明：反演因子$ R'{\text{(}}{B_{\text{5}}}{\text{/}}{B_{\text{3}}}{\text{)}} $与悬浮物浓度为强相关，同时与叶绿素a、CDOM浓度弱相关；利用$ R'{\text{(}}{B_{\text{5}}}{\text{/}}{B_{\text{3}}}{\text{)}} $作为反演因子构建的幂函数模型为最优反演模型；将幂函数模型分别应用于实测数据和2022年5月4日的太湖SDGSAT-1 MII数据，两次验证试验显示反演结果和现场测量结果具有较强一致性，模型适用性较好。该研究可为SDGSAT-1卫星在湖泊水体悬浮物浓度监测、水资源评估与保护等提供一些技术参考。
悬浮物浓度反演 可持续发展科学卫星1号 相关性 水体辐射传输模拟 遥感应用 suspended matter concentration retrieval SDGSAT-1 correlation water body radiative transfer simulation remote sensing applications
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 西安市气象局，陕西 西安 710016
为准确且精细地识别云相态，提出一种基于模糊逻辑识别云相态的优化算法，基于不同云粒子特征参数对T函数系数进行了调整。考虑了回波反射率因子衰减和温度对云相态识别准确性的影响，利用毫米波云雷达订正后的回波反射率因子、径向速度、谱宽和微波辐射计探测的连续时空温度，作为优化后的模糊逻辑算法的输入参数。优化后的模糊逻辑算法在原有云粒子相态（冰晶、雪花、混合相态、液态云滴、毛毛雨和雨滴）识别的基础上，还可实现对过冷水和暖云滴的识别。利用该算法对2022年2月6日陕西省西安市一次降雪过程的云粒子相态进行识别，将近地面的云粒子相态结果与同址地面降水现象仪记录的降水粒子相态进行对比，二者探测的相态有较高的一致性，说明优化后的算法能准确且精细地识别云粒子相态。
大气光学 云粒子相态识别 模糊逻辑优化 过冷水 毫米波云雷达 光学学报
2024, 44(12): 1201010
1 西北大学物理学院，陕西 西安 710127
2 陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心，陕西 西安 710065
提出了一种基于光纤超声传感技术的岩石含水率检测新方法。在实验中，以压电换能器（PZT）发出的1 MHz超声波作为声源，采用超声波透射法，通过刻写在细芯光纤中的一对光纤光栅检测岩石的超声波信息（包括时域以及频域的结果），并与相同条件下的PZT接收结果进行比较。随着岩石含水率的增加，光纤传感器表现出与PZT相似的响应趋势，且测得的含水率绝对偏差较小，充分证明了光纤探测岩石含水信息的可行性和优越性。
光纤光学 红砂岩 含水率 超声波 光纤检测
1 中国科学技术大学核科学技术学院 合肥 230026
2 中广核研究院有限公司 深圳 518028
某些压水堆中使用氨及其分解产生的H2抑制H2O2、O2和·OH等氧化性物种的浓度，在保持一回路的还原性化学环境的同时调节冷却剂pH，以减轻结构材料的腐蚀。本工作为了研究脱氧氨水溶液在辐射场中的分解行为，针对其在γ场中的辐解过程进行了实验研究，重点考察了N2压强、气相与液相体积之比和温度对氨水溶液辐解的影响，测定了剩余氨、H2和氮氧化物（NO2-和NO3-）的浓度及溶液的pH。结果表明：N2压强（0.5~5.0 MPa）及气液体积比的变化未对氨的分解和氮氧化物的生成造成影响，吸收剂量为28.8 kGy时，辐解产生的氮氧化物浓度约为1 mg/L，但N2压强和气液体积比的增加会显著降低H2的浓度。温度由25 ℃升至200 ℃时，氨的分解过程将大幅放缓，吸收剂量为14.4 kGy时，30 mg/L氨水中氨的分解比例由26.5%降至8.4%，高温有利于抑制氨的分解速率，但同时导致NO2-和NO3-的浓度分别升高34和3倍左右。此外，本工作中还建立了含氨冷却剂的辐解模型并对其可靠性进行了验证，不同温度下实验数据与模型预测结果的最大相对误差仅为4.1%。随后利用该模型计算了不同初始浓度的含氨冷却剂辐解过程中剩余氨的浓度变化，结果表明较高的初始浓度有利于体系中氨的保持，连续辐照的情况下单独使用氨抑制氧化性物种时需要及时对其进行补充。
冷却剂 辐射分解 氨水 水化学 反应堆 Coolant Radiolysis Ammonia solution Water chemistry Reactor 辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010204
强激光与粒子束
2024, 36(1): 011002
强激光与粒子束
2024, 36(1): 016001
1 中国科学技术大学，安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
4 合肥学院自动化系，安徽 合肥 230601
5 中层大气和全球环境探测重点实验室，北京 100084
6 粤港澳环境质量协同创新联合实验室，广东 广州 510000
7 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室，北京 100084
傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术已被广泛用于监测环境大气中的温室气体和痕量污染气体。本课题组基于便携式傅里叶变换红外光谱仪（EM27/SUN）收集的近红外太阳吸收光谱，利用非线性最小二乘拟合光谱反演算法，反演了深圳市沿海大气水汽及其稳定同位素HDO的柱浓度，并计算了水汽同位素比值δD以及水汽蒸散同位素。在2023年2月27日到3月11日观测期间，干空气柱平均摩尔混合比的平均值为3226.11 mg/kg，标准偏差为27.42 mg/kg，）与大气地表温度高度相关，相关系数为0.94。观测期间，水汽同位素比δD在-122.52‰和-16.54‰之间变化。利用Rayleigh蒸馏模型理解δD与水汽柱浓度之间的关系，结果发现ln（δD×1000+1）与ln（）之间有着显著的相关性（R=0.74），表明该地区大气水汽稳定同位素变化与水汽系数变化有着较大的相关性。最后，利用Keeling比值分析方法进行分析，结果显示，大气水汽蒸散同位素特征在（-289.92±8.89）‰和（21.79±7.19）‰之间变化。便携式FTIR光谱仪及其测量方法能够被用于准确观测大气水汽及其稳定同位素的时间变化，为海边大气水循环研究提供了基础数据。
光谱学 近红外光谱 傅里叶变换红外光谱技术 水汽 稳定同位素
1 苏州科技大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215009
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
针对传统水接触角测量过程需要人工干预，导致测量结果精度低、可复现性差等问题，提出一种基于改进Faster RCNN的水接触角测量方法。首先，把Faster RCNN骨干网络VGG16替换为ResNet101，在其残差块末尾处添加注意力机制模型convolutional block attention module（CBAM），增强网络提取特征的能力；其次，融入特征金字塔网络（FPN），充分提取不同尺度下的特征信息，此外，引入Focal损失函数来解决正负类样本不均衡的问题；最后，对定位到的水滴进行边缘检测和角点提取，再利用迭代重加权最小二乘法（IRLS）拟合椭圆轮廓计算水接触角。实验结果表明，改进后的Faster RCNN目标检测算法与原算法相比，平均精度均值提高10.794%，速度提升11 frame/s，水接触角测量结果平均标准偏差为0.109°。
图像处理 水接触角 特征金字塔网络 注意力机制 Faster RCNN 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0812002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 宇航智能控制技术国防科技重点实验室，北京 100089
4 自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室，浙江 杭州 310012
5 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题，分析水体对散斑场传播的作用，提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法，以实现对物臂散斑场的退化补偿，进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S（Sahu-Shanmugam）散射相函数和Wells模型推导得到调制传递函数，用来描述水体对散斑的退化作用；然后对参考臂散斑场进行校正补偿，使参考臂散斑与物臂散斑具有相同的退化程度以恢复关联性；最后采用校正后的参考臂散斑进行图像重构。从理论上证明了所提方法在二阶关联计算中会使得图像退化加剧，而在基于伪逆的重构计算中则可以有效提高图像分辨率、改善图像质量。通过仿真和实验验证了理论模型的正确性，该研究为远距离水下目标鬼成像图像恢复提供了新的思路。
海洋光学 水下鬼成像 散斑场退化补偿 水体调制传递函数 二阶关联 伪逆
在核电系统热力管道内，热分层现象较为常见，会造成应力集中并引起管道结构变形，进而带来安全隐患。滞流分支管与冷却剂主管道相连接，管内流体与一回路主管道冷却剂存在较大温差，受到湍流渗透和阀门泄漏等因素的影响，分支管内容易发生热分层现象。对滞流分支管热分层的温度变化特性和流动特性进行研究分析，为后续的实验研究和应力分析提供理论依据。建立了滞流分支管模型，在泄漏流量为0.062 kg·s-1、泄漏温度为488.15 K、泄漏压力为6 MPa条件下，采用SST k-ω模型（Shear Stress Transport k-ω model）对滞流分支管热分层现象展开三维数值模拟研究。模拟结果表明：热分层现象容易出现在水平管段，无保温措施及大管径会加剧热分层现象，而弯管段能有效降低截面温差；滞流分支管的水平管段内存在回流现象，而大小头管段结构导致管内流场出现二次回流，回流现象不利于管道内冷热流体的混合，使热分层的影响时间更长。滞流管分支管的热分层现象与等截面管道存在明显区别。
压水堆 滞流分支管 热分层现象 CFD Pressurized water reactor Stagnant branch pipe Thermal stratification phenomenon CFD
