用于机载激光雷达偏振通道增益比测量的1／2波片优化设计

利用平面平行板模型和晶体膜层理论,定量分析了偏振光通过1/2波片时偏振平行分量和偏振垂直分量透过率的比值与晶体厚度的关系,对用于机载激光雷达偏振通道增益比测量的1/2石英波片和1/2方解石波片的最佳加工厚度和合适的厚度加工区域进行了定量计算和探讨,指出了不适合加工的晶体厚度区域。回波信号的偏振化方向与1/2波片的光轴方向平行和垂直时分别测得的增益比值存在一定的差异,利用这两个增益比值反演得到的沙尘退偏振比,其最大相对误差在20%左右。

高影响霾天气污染物输送沉降的激光雷达观测

污染物区域间输送是大气环境研究的重点和难点。利用2012―2015年间浙江省污染程度较高的霾天气过程激光雷达观测数据,根据Mie散射理论和Fernald反演方法计算污染物垂直浓度,开展了高影响霾天气区域间污染物输送沉降特征定量研究。结果表明:(1)浙江省高影响霾天气多发生于高压前部转高压控制的情况,高压前部利于外来污染物输入,而高压控制利于本地污染物累积;(2)不同过程及同一过程不同时刻外来污染物输送高度、质量浓度、结构组成都不相同,污染物集中输送高度一般介于4.5~7.5km之间,输入最大质量浓度一般介于450~1200μg·m^(-3)之间,输入污染物中粗颗粒物居多,污染物类型主要包括沙尘和城市污染物;(3)个例分析表明,输入污染物仅有25%~35%沉降到近地面,重力和气温下降是影响沉降的重要原因,其中重力对粗颗粒物沉降作用更大,而气温下降对细颗粒物作用更大。

星载激光雷达探测能力的数值模拟分析

为了研究星载大气探测激光雷达的技术参量对其探测性能的影响,采用合适的大气模式和星载大气探测激光雷达设计参量,对其接收的大气后向散射回波信号和探测回波信号的信噪比进行了数值模拟计算;同时模拟分析了星载大气探测激光雷达对沙尘和卷云的探测能力。结果表明,星载大气探测激光雷达对气溶胶的探测水平分辨率应设置为75km,且仅夜晚的探测能力能够达到信噪比大于10的要求;对卷云和沙尘探测水平分辨率应设为7.5km。该结果为该星载大气探测激光雷达的研制提供参量设置的基本依据。

机载大气探测激光雷达人眼安全分析

依据美国ANSI标准，模拟计算了0～12km的高度范围内不同的激光束发散角和不同激光脉冲能量比例的532和1064nm激光脉冲人眼安全最大阈值能量。给出两种532和1064nm激光脉冲人眼安全最大阈值能量分配方案：（1）激光束发散角为0.3mrad且532与1064nm的激光脉冲最大阈值能量之比为1∶2；（2）激光束发散角为0.4mrad且532与1064nm的激光脉冲最大阈值能量之比为1∶1。分析了用这两种激光脉冲人眼安全最大阈值能量分配方案探测模式大气时所对应的信噪比。分析结果表明：这两种方案既能保证机载激光雷达对模式大气探测时地面人眼安全又能达到探测所要求的信噪比。

双折射器件对机载激光雷达偏振探测影响的研究

根据膜层理论给出了机载激光雷达回波信号垂直入射偏振棱镜时偏振平行分量透过率的数学解析表达式,定量分析了偏振棱镜对机载激光雷达回波信号平行分量透过率的影响,理论计算表明:棱镜晶体厚度、空气膜层厚度及棱镜结构角共同影响回波信号通过偏振棱镜的透过率;当回波信号波长为532nm,利用1/2石英波片测得的偏振平行通道和偏振垂直通道的增益比k为1.2时,机载激光雷达偏振通道增益比k的真实值在1.003～1.463之间,若不考虑1/2波片对k值的影响,会给退偏振比反演带来较大的系统误差.

大气消光特性与机载激光雷达眼睛安全关系的研究

依据美国ANSI标准,定量分析了气溶胶、卷云和沙尘的垂直消光特性对机载激光雷达激光脉冲眼睛安全最大阈值能量的影响;以地基激光雷达探测得到的合肥上空沙尘暴为例,定量给出了大气中各成分消光特性对飞机眼睛安全最低高度的影响;模拟计算了各种大气成分的消光特性对激光脉冲眼睛安全系数的影响随高度的变化规律。计算结果表明:沙尘层对激光脉冲眼睛安全最大阈值能量的影响幅度可达几十毫焦。该结果为我国第一台机载大气探测激光雷达激光脉冲能量设置提供了基本依据。

胆甾相液晶温控旋光色散特性的研究

胆甾相液晶的螺距易受温度和电压的影响,螺距变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性发生相应的变化。实验证明:温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响与所对应的波长范围有关,在不同的波长范围内,温度对其旋光色散特性的影响规律不同;温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响还与所测试的波长离该温度下选择反射波带的远近有关,离选择反射波带越近,温度对其旋光色散特性的影响越大。实验表明:温度变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性的变化是偏振透射谱移动的一个重要原因。

1/2波片对机载激光雷达偏振探测影响的研究

利用平面平行板模型和晶体膜层理论定量分析了1/2波片对机载激光雷达回波信号偏振探测的影响。计算结果表明:当入射光波长为532nm时,1/2石英波片对机载激光雷达回波信号平行分量与垂直分量透过率比值的影响幅度为0.82～1.196,1/2方解石波片对机载激光雷达回波信号的平行分量与垂直分量透过率比值的影响幅度为0.86～1.27;若用1/2石英波片测得的k=1.2,当考虑石英波片对五的影响时,则偏振探测两通道k的真实值应在1.003～1.463之间;若用1/2方解石波片测得的k=1.2,当考虑方解石波片对k的影响时,偏振探测两通道k的真实值应在0.945～1.395之间。由于1/2波片对k的影响,使机载激光雷达反演得到卷云等探测目标的退偏振比有较大的系统误差。

机载激光雷达探测大气气溶胶时人眼安全的数值分析

采用美国ANSI标准,定量分析了机载环境激光雷达进行气溶胶探测时激光脉冲眼睛安全最大阈值能量、激光束发散角及高度的关系;计算了当1064nm和532nm激光脉冲能量相等时不同高度上激光脉冲眼睛安全最大阈值能量;同时模拟计算了激光脉冲眼睛安全系数S_L与1064nm和532nm的激光脉冲能量、高度的关系,为我国第一台机载大气探测激光雷达探测气溶胶提供了激光脉冲能量设置的理论依据。

FFIM用于机载大气激光雷达ABCT反演的可行性研究

Fernald前向积分法能否用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数的反演一直是一个有争议的课题.本文利用青岛机载大气探测激光雷达实测数据、国外机载大气探测激光雷达实测数据和机载大气探测激光雷达模拟数据,对Fernald前向积分法应用于不同高度的机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演的误差进行了定量分析,分析结果表明:飞机的飞行高度在3.5km左右,标定值存在20%的误差时,离地面2km的高度范围内反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差在12%以内,但在标定点附近相对误差可达20%;飞机飞行高度在7km左右,当标定值存在100%的误差时,反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差大都在10%～15%之间,标定值存在400%的误差时,反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差大部分在15%～50%之间.本文从理论上对Fernald前向积分法应用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演出现负值的原因进行了探讨.研究表明:Fernald前向积分法能够较准确地反演出中高空探测(4.5km以上)机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数,但应用于低空探测(4.5km以下)机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演时,反演误差较大甚至反演结果会出现负值.

信息光学课程的教学方法探索与实践

在信息光学课程教学中采用优化型"带评价机制的小组合作教学法"进行教学,不仅能够弥补学生学习中的相关知识缺陷,而且能够养成学生相互帮助的学习习惯,使学生学习成绩得到大幅提高;同时能够进一步激发学生的探索兴趣,培养和提高学生创新能力。

偏振-米散射激光雷达对卷云的探测

研制了一台偏振-米散射激光雷达，用于卷云和沙尘气溶胶后向散射光退偏振比的探测研究。介绍了偏振-米散射激光雷达的探测原理，叙述了偏振-米散射激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法。给出了偏振-米散射激光雷达对合肥市西郊上空卷云的结构、退偏振比垂直廓线以及光学厚度的典型探测结果，对这些结果进行了分析和讨论。初步探测结果表明，合肥西郊上空高度在6～10km的卷云的退偏振比在0．2～0．5之间，该激光雷达可以对卷云进行有效的探测，能较好地反映卷云及其光学特性的时空分布。

草地下垫面地表温度与近地面气温的对比研究

地表温度是气候系统中的关键参数,它与近地面气温的差异极大地影响着地-气界面上能量和水汽通量的交换。根据大气辐射国际联合观测网合肥站2002年9月至2005年8月三年期间无云晴天的地面观测资料,研究了该地区草地下垫面的地表温度(辐射测温法)和近地面气温的年变化、季节变化和日分布特征。着重讨论了两者差值的变化情况以及两者的相关性,提出了基于近地面气温的地表温度的经验计算方法。研究发现,当地表比辐射率ε的取值范围为0.94～1.00时,ε每改变0.01,草地地表温度的平均变化小于0.2 K。该研究结果可为卫星资料的地面验证提供参考。

合肥整层大气可降水量与地面露点相关性分析

根据合肥站地基双频微波辐射计和地面温、湿度传感器的4年观测资料,对比分析了国内外学者利用地面露点温度td计算整层大气可降水量W的经验计算模式。结果表明,合肥站td与lnW之间年线性相关系数普遍>0.90,经验系数a=-0.521,b=0.0901℃-1,反映出合肥地区气候条件的特殊性。td与lnW之间月相关系数的变化范围较大(0.120～0.813),而且秋季和冬季各月相关性较好,晚春和夏季各月相关性较差,尤其是在7、8月份;两者的季节相关性为秋季最好,夏季最差,春季和冬季的相关系数差别很小;经验系数a与月相关系数的年变化近似呈反向,在春、秋、冬三季变化比较平缓,在夏季却出现剧烈变动。在月时间尺度上根据经验计算模式利用td计算W的方法不可取。

大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响研究

根据SKYNET合肥站三年期间无云晴天4～50μm波段地表向上长波辐射R_(1u)和大气逆辐射R_(1d)的观测资料,定量分析了大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响。结果表明:大气逆辐射对地表温度日平均值的影响程度在夏季最大、秋季次之、冬季最小,当地表比辐射率ε=0.98时,地表视温度与地表温度日平均差值全年在0.96～1.41 K之间,7、8月份在1.3 K以上;任何季节,大气逆辐射对地表温度日分布的影响幅值均在夜间大、白天小、中午前后最小,冬季影响最为显著,地表视温度与地表温度的差值T_*—T_s均具有"V"型日分布特征;长波辐射比R_(1d)/R_(1u)越大,大气逆辐射对地表温度的影响程度越大,得出了T_*-T_s与长波辐射比以及地表比辐射率之间的定量统计关系。

PML系统性能测定及卷云偏振探测结果分析

偏振-米散射激光雷达（PML）是532 nm单波长激光雷达,可对气溶胶的消光特性及偏振特性进行定量探测.对PML探测性能从三方面进行验证：①对PML主要性能参数的测试结果表明,该系统性能可靠;②对比PML和拉曼-米散射激光雷达（RML）对气溶胶的测试结果发现,二者基本一致;③用激光雷达和太阳辐射计对同一大气光学厚度对比探测可知,二者探测值基本一致.用PML对2005年2─5月合肥地区卷云退偏振比的观测结果表明：合肥地区位于7-12 km高度区域的卷云退偏振比为0.25-0.50,其平均值为0.35±0.07.

PML大气探测可靠性验证及探测结果分析

介绍了一台新型偏振-米散射激光雷达用于探测大气气溶胶和卷云的消光特性及偏振特性。为了验证激光雷达探测性能可靠性,采用了3种方法:一是对偏振-米散射激光雷达主要性能参量指标的测定;二是偏振-米散射激光雷达与同类激光雷达对比实验;三是偏振-米散射激光雷达与太阳辐射计探测光学厚度对比实验。实验验证了该系统性能稳定,对比实验探测结果基本一致,探测数据可靠。2007-02~2007-05,利用偏振-米散射激光雷达取得了合肥地区卷云退偏振比的观测结果。结果表明,卷云的退偏振比随高度增加而呈现上升趋势,在7km^12km高度范围内,退偏比在0.2~0.5之间,其平均值为0.36±0.06。

以意新而得巧 凭理趣而显奇——浅议哲学的治学方法及为文之道

哲学治学须以意新而得巧、凭理趣而显奇,应"言近旨远"、道出妙理,"风神气韵"而品性不俗,玄思无疆而自成一统,要具有"冲和淡远"之境界、高尚宏伟之品格;而不能闭门觅句、专事雕琢,斟酌玩味于细碎风尘,流连忘返于乡间阡陌,踯躅徘徊于市井旮旯,孜孜以求于文化细节。若妄滕口说、空言义理,怎能集万千理趣于笔端写出激活魂灵之佳品?若文句呆滞、品格趋下,愚世诬民、充塞仁义,焉能为史立鉴、为民立命、为学立范?

分级辅导教学法在信息光学实验教学中的应用研究

本文对比研究了“传统教学法”和“分级辅导教学法”在信息光学实验教学中的教学效果,初步研究表明:“分级辅导教学法”在培养动手能力不强或接收知识较为迟缓的学生方面有较大的优势,该法能够有效减少“后进生”的学生数量,大幅提高信息光学实验的平均教学成绩。利用“分级辅导教学法”进行实验教学时,考核目标的设置对实验教学效果有较大的影响,与笼统的考核目标相比,精细化的考核目标能够更好地提高实验教学效果。

不同时间尺度下杭州市O3污染特征及控制因素

通过集中整治,我国空气质量已经有了明显改善,但在减排背景下近地面高ρ(O3)仍是当前最复杂的大气环境问题之一.利用2011—2017年(尤其是杭州市G20峰会期间)ρ(O3)、ρ(NO x)、ρ(VOCs)和气象条件观测数据,分析了杭州市G20峰会期间及不同时间尺度下杭州市ρ(O3)的变化特征及其影响因素.结果表明:①杭州市ρ(O3)日变化呈单峰型特征,15:00左右ρ(O3)达最大值(98.55μg/m^3);ρ(O3)周变化存在“周末效应”,周末ρ(O3)明显高于工作日;1 a中4—9月为ρ(O3)高值期,ρ(O3)峰值出现在5月和9月.以2013年为界,将2011—2017年ρ(O3)变化分成下降和上升2个阶段,2011—2013年呈下降趋势,降幅约为15.02μg m 3,2014—2017年呈上升趋势,增幅约为23.25μg/m^3.②减排措施的实施对ρ(O3)存在双重作用,其可通过降低前体物质量浓度抑制O3的生成,又能引起大气污染物质量浓度下降、太阳辐射增强,从而促进O3的生成.当O3前体物质量浓度较低时,在强太阳辐射等气象条件驱动下,近地面仍会呈现高ρ(O3)的现象.③气象条件是驱动ρ(O3)日、月变化的控制因素;相反,前体物质量浓度则是ρ(O3)周、年变化的控制因素,此时VOCs或NO x控制区、“周末效应”等ρ(O3)变化特征开始显现.研究显示,不同时间尺度下杭州市O3污染的控制因素不同.