水下目标信号特性及其有效衰减系数分析

本文采用一种改进的MonteCarlo方法对水下目标信号进行了模拟 .结果表明 ,除单次散射外 ,第二、三次散射对目标信号的作用最大 .而对水下目标时的有效衰减系数Keff进行研究后发现 ,Keff与无水下目标的后向散射包络的有效衰减系数Kb 是不相同的 ,即Keff≠Kb.并由不同参数条件下的模拟结果得出了它们之间的多个简单线性关系式 .

机载海洋激光雷达系统的有效衰减系数

本文利用蒙特卡罗模拟技术，研究了有效衰减系数Γ与飞机高度Ｈ和视场角ＦＯＶ等系统参数以及体积衰减系数ｃ和单次散射率ω０等水质参数的关系，首次得到了系统最小有效衰减系数的近似计算公式，该公式给出了系统参数乘积（Ｈ·ＦＯＶ）足够大时Γ与水质参数ｃ，ω０之间的定量关系，为海洋激光雷达系统的设计提供了有力的依据．

基于有效衰减系数直接测量的人体光谱特征分析

在活体成分无创测量中,人体组织的漫射光谱之间存在千差万别,即使同一组织的光谱也时刻发生着变化,这是影响活体组织成分测量精度的重要原因。通过漫射光谱实时监测组织的光学特性非常重要。由于漫射光的吸光度光谱沿光源-探测器距离不再呈现线性变化,不同距离下的测量结果不易相互借鉴,因此不宜采用单一距离的漫反射光测量方式。采用双光源-探测器距离的测量方式,通过差分测量获得了组织有效衰减系数,其与测量距离无关,是反映组织吸收、散射的综合光学参数。实验系统采用中心光纤入射,距中心0.6和2.0 mm的两个环状分布的光纤束接收漫反射光,并据此推测出被测组织的有效衰减系数。通过实时监测组织的有效衰减系数,可以监测组织的状态与成分变化信息。采用Intralipid脂肪乳作为组织仿体,考察了其中的葡萄糖浓度、血红蛋白浓度、颗粒密度、温度四个因素变化时在1000~1300 nm波段的有效衰减系数光谱,比较了它们的光谱特征。结果表明,有效衰减系数的光谱形状主要由介质的吸收变化决定。其中血红蛋白的有效衰减系数光谱显示出其在1000~1200 nm波段吸收显著,1200~1300 nm吸收减弱,这与血红蛋白的吸收特征一致;温度的光谱显示出与温度对水吸收光谱影响的光谱形状一致;葡萄糖与颗粒密度引起的有效衰减系数光谱相似,原因在1000~1300 nm波段葡萄糖吸收较弱,其主要影响介质散射特性。最后测量了不同人体的手指、手掌、手背、手臂外侧、手臂内侧的有效衰减系数光谱,比较了部位差异和个体差异。从人体光谱差异上很明显地看到了血红蛋白、散射特性不同引起的光谱差异。综上,提出的有效衰减系数光谱测量方法特别适用于活体组织的成分测量,为实时监测组织的散射、吸收变化提供了一条新途径。

机载激光测深的有效衰减系数

依据机载蓝绿激光脉冲的传输过程，分析了激光束向下传输时返回的后向散射波形，采用从返回信号中提取出海水的有效衰减系数ｋｅｆｆ的方法，并利用测深系统海上实验采集的数据，获得了后向散射波形的有效衰减系数的估算值，并对结果进行了讨论．

青藏高原典型湖库光学吸收特性与光合有效辐射衰减系数初步研究

青藏高原地区分布的湖泊数量众多、面积较大、分布范围广泛.受制于恶劣的自然条件,对该地区湖泊的光学吸收特性以及光合有效辐射衰减系数(Kd(PAR))的研究鲜有成果.本文依据2014和2015年间采集的13个典型高海拔、湖泊面积较大的湖库的现场实测数据和实验室测定数据,分析了采样湖库各个采样点的Kd(PAR)特征以及有色可溶性有机物(CDOM)、藻类颗粒物吸收及非色素颗粒物吸收特性,计算并分析了Kd(PAR)与透明度以及光学活性物质的关系.研究结果表明:青藏高原地区各湖库平均各项颗粒物吸收系数均较低,总颗粒物吸收系数在400~700 nm波段内不超过0.14 m^(-1)、CDOM吸收系数在355 nm波长处最高,为1.23 m^(-1)、最低接近于0、藻类颗粒物吸收特性不明显;实验数据完整的巴木错、格仁错和班公错的主导吸收组分各异,其中巴木错为CDOM吸收主导,格仁错与班公错为非色素颗粒物吸收主导;青藏高原采样湖泊总体Kd(PAR)平均值较小,仅为0.26 m^(-1),样点最大值出现在可鲁克湖(1.17 m^(-1)),最小值出现在普莫雍错(0.10 m^(-1));在采样湖泊中Kd(PAR)与透明度呈显著相关;Kd(PAR)与CDOM的相关性最强,叶绿素a浓度次之,与总悬浮颗粒物浓度的相关性最不显著.

贵州草海光合有效辐射衰减特征及影响因素研究

水下光环境对湖泊生态系统具有重要影响,是限制沉水植物生长、发育的重要因素,研究光合有效辐射衰减特征对湖泊沉水植物恢复具有重要指导意义。于2022年3~8月对草海水下光合有效辐射(PAR)时空分布进行调查,研究了光合有效辐射衰减系数(K d(PAR))与总悬浮物(TSS)、无机悬浮物(ISS)、有机悬浮物(OSS)、叶绿素a(Chl.a)和有色可溶性有机物(CDOM)等光衰减物质的关系,以及真光层深层(Z_(eu))的时空分布特征。结果表明:草海春夏季K_(d)(PAR)平均值为(2.90±1.12)m^(-1),Z_(eu)平均值为(1.84±0.69)m;光衰减因子TSS、ISS、OSS、Chl.a浓度和CDOM(380)吸收系数分别为(20.11±4.76)mg/L、(8.68±4.91)mg/L、(11.66±12.43)mg/L、(21.88±8.49)mg/m^(3)和(3.11±0.68)m^(-1);草海K_(d)(PAR)北部水域高于南部;草海水体K_(d)(PAR)与TSS(P<0.01)、ISS(P<0.01)和浊度(P<0.001)相关性显著,与Chl.a相关性不显著;春季影响草海K_(d)(PAR)的主导因子是ISS,夏季影响草海K_(d)(PAR)的因子是由ISS和CDOM共同主导,以春夏季整体来看,影响草海K_(d)(PAR)的因子是由ISS和Chl.a共同主导,这主要是由于草海水生植被衰退后风浪等导致沉积物再悬浮的缘故,且CDOM和Chl.a浓度的增加也是影响K_(d)(PAR)的关键因子;草海Z_(eu)平均值大于水深平均值,说明草海水体总体光环境有利于沉水植物生长发育,但是草海水体悬浮物质含量较高,其遮蔽可能导致沉水植物生长发育受阻,这也许是草海降低水位后沉水植物恢复不理想的一个重要原因。

夏季东太湖光合有效辐射衰减特征及其对沉水植物恢复的指示

水下光照分布是影响水生态系统的重要因素,研究光合有效辐射衰减特征对于沉水植物恢复具有一定的指导意义.根据沉水植物生物量资料,将东太湖划分为沉水植物茂盛区、沉水植物稀疏区和无植物区3种区域.基于2019年夏季原位水下光场资料,探讨了东太湖光衰减特性和光照衰减因子的空间差异以及不同区域内的主导衰减因子,分析了东太湖的稳态阶段和富营养化水平,并阐述了真光层深度与透明度的关系,以期为东太湖沉水植物恢复和保护提供相关资料.结果表明:东太湖不同区域光衰减特性差异显著,光合有效辐射衰减系数(k d(PAR))在0.73~11.80 m^-1之间变化,真光层深度范围为0.39~6.31 m.不同区域的无机悬浮物和有机悬浮物浓度存在显著性差异,稀疏区叶绿素a浓度显著高于茂盛区,而与无植物区没有显著差异,有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数在3种区域无显著性差异.k d(PAR)与无机、有机悬浮物的线性拟合效果较好,而与叶绿素a、CDOM拟合较差.水体吸收和散射作用是茂盛区光衰减的主要原因,无植物区域主导衰减因子仅有无机悬浮物,稀疏区由叶绿素a和无机悬浮物共同主导,是生态修复需要重点关注的区域,有机悬浮物和CDOM对东太湖光照衰减没有太大影响.东太湖目前正处于从草型稳态向藻型稳态过渡的阶段,整个湖泊属于富营养水平,真光层深度大约为透明度的2.7倍.

长江口邻近海域冬季漫衰减系数及其遥感反演

利用2012年和2013年冬季长江口邻近海域的实测数据,分析了该区域漫衰减系数光谱特征,490nm波段向下漫衰减系数(Kd(490))的空间分布及影响因子,建立了该研究区域新的冬季漫衰减系数反演模型,并建立了研究区域内Kd(490)与有效光合辐射衰减系数(Kd(PAR))的关系。结果表明:长江口邻近区域Kd490值随着离岸距离的减小逐渐增大,最大值达到了1.8m-1,杭州湾邻近区域情况类似,舟山岛附近出现了Kd(490)的最大值2.8m-1。总悬浮物对Kd(490)的影响较大,悬浮物浓度与Kd(490)相关度大于0.86。黄色物质和叶绿素a对其影响较小,与Kd(490)相关度均小于0.25。本文建立了三波段遥感反射率与Kd(490)的反演模式:lg[Kd(490)]=a[Rrs(590)/Rrs(510)]+b[Rrs(670)/Rrs(510)],对比反演与实测结果显示:均方根误差为0.098m-1,平均相对误差为12.43%,决定系数为0.916;光合有效辐射衰减系数(Kd(PAR))与Kd(490)的关系:Kd(PAR)=0.495exp(0.8602Kd(490))-0.2217,对比反演与实测结果显示:均方根误差为0.102m-1,平均相对误差为14.62%,决定系数为0.927。

屏蔽材料对γ射线屏蔽情况的蒙特卡罗模拟

屏蔽防护在反应堆、一般放射性测量以及低水平放射性测量中都起着极为重要的作用。运用蒙特卡罗MCNP4C程序,模拟了几种常用的屏蔽材料对γ射线屏蔽情况。通过对模拟结果的分析,给出这些屏蔽材料对γ射线的衰减系数、有效衰减系数,并对能量发散情况进行定量分析,同时补充了一些辐射防护手册中没有提供而在实际工作中有用的屏蔽材料的屏蔽数据,以便于设计出有效的γ射线屏蔽防护。

蓝绿激光束在海水中光斑扩散规律的研究

从蓝绿激光束在海水中的散射和吸收规律出发,运用能量守恒定律,研究了蓝绿激光束在海水中的能量扩散过程,导出了篮绿激光束光斑大小随海水水质参数和深度变化的解析公式,详细讨论了光斑大小与衰减系数和海水参数之间的关系,对已有的解析公式进行了有效地修正,对已取得的实验数据进行了正确阐释.研究结果对海洋探测和海洋激光雷达的研制有一定参考意义.

机载海洋激光雷达的试验研究

通过对我国首次机载激光水下目标探测试验数据的分析和处理，并辅之以必要的蒙特卡罗模拟实验，就有效衰减系数、大气、风速、海水分层、目标倾斜等因素对雷达系统性能的影响进行了研究，首次总结出适合工程设计使用的近似估算公式和曲线，阐述了试验中出现的异常现象，并给出了合理的解释，最后还提出了一些需要进一步深入研究的关键问题．

机载海洋激光雷达的试验和模拟研究

通过对机载激光水下目标探测试验数据的分析和处理，并辅之以必要的蒙特卡罗模拟实验，就有效衰减系数、大气、风速、海水分层、目标倾斜等因素对雷达系统性能的影响进行了研究，总结出适合工程设计使用的近似估算公式和曲线，阐述了试验中出现的异常现象，并给出了合理的解释，还提出了一些需要进一步深入研究的关键问题．

机载激光测深在我国海道测量中应用的可行性研究

自1968年美国纽约州叙拉古(Syucause)大学研究中心的G.D.Hichman首先提出了用激光脉冲测量的想法,并在1969年的《环境遥感》杂志上发表了题为“用于测量近岸水域的机载脉冲式激光机”一文以来,世界海洋大国相继对机载激光机进行了研制;美国、澳大利亚走在最前列。到目前为止,已有数十台机载激光测深仪问世,并投入使用。 本文将主要介绍机载激光测深原理,激光能量传播定理、扫描格式、各国机载激光测深仪发展及性能.并对机栽激光的应用领域和我国海道测量中的应用可行性进行研究。提出了发展我国机载激光测深系统的设想。

浑浊散射介质中被测成分线性吸光度提取与模型转换研究

近红外漫反射光谱法可用于物质成分定性、定量分析,具有快速、无损检测等优点,在食品、制药、环境监测、生命科学等领域有广泛应用。采用近红外漫反射光谱对浑浊散射介质进行成分定量分析时,由于光散射作用,介质吸光度随测量距离不再呈线性变化,不同测量距离下测量模型也很难转换。从扩散方程出发,提出了从漫射光谱中提取线性吸光度的方法,获得了与测量距离无关的介质光学参数——有效衰减系数的光谱,该光谱可反映介质吸收变化,并用于物质成分测量。具体采用了双位置差分法,可在线性吸光度的范围内任意选取两个光源-探测器距离测量,通过差分获得与测量位置无关的有效衰减系数光谱,其中测量距离可依据波段灵活地进行选择。另外,经理论推导可知,差分运算的同时还大大削减了光子扩散对测量的影响,有利于不同散射特性的介质间光谱模型的相互借鉴。经理论计算、蒙特卡洛模拟和实验验证,在1000~1360 nm波段,该方法适用于强散射的浑浊水溶液。对散射系数处于较大范围(28.53~87.47 cm^-1)的intralipid水溶液进行了测试,获得了线性吸光度的光源-探测器距离范围。进一步以葡萄糖为被测成分为例,获得了葡萄糖在intralipid水溶液中的有效衰减系数光谱。采用测量距离连续可调的漫反射光谱测量系统进行了实验,测量范围位于0~0.3 cm,测试了3种典型的介质(3%,5%,10%Intralipid水溶液)。结果可知,3种介质中葡萄糖光谱呈现一致性,它们之间的测量模型可以方便地进行线性转换。研究对象intralipid水溶液常作为生物组织的仿体,其光学参数也覆盖了常见的牛奶、果汁等被测浑浊溶液,因此测量结果具有广泛的适应性。综上,该研究实现了对浑浊水溶液中物质成分线性吸光度的提取,该方法不仅使得测量位置的选择更加灵活方便,还有利于实现不同散射介质间模型的线性转换,特别适用于介质成分复杂多变的场合下的测量应用,如对人体组织、牛奶或食品中的成分测量等。

差分光谱吸收的光纤气体传感器

介绍利用光纤系统探测气体成份含量的新方法。给出基本原理、实验框图和具体实例。

激光测量

P225.2 99031599脉冲激光测距机=Review of pulse laserrangefinders[刊,中]/邬双阳(中原电子技术研究所.河南,郑州(450005))//电光系统.—1998,(6).

利用光学性质预测香蕉的品质特性及成熟度

据（（Scientia Horticulturae》的一篇研究报道（http：／／dx．doi．org／10．1016/j．scienta．2016．09．045），来自马来西亚普特拉大学工程学院生物与农业工程系的Segun Emmanuel Adebayo等人调查了利用吸收光、散射光、5种不同波长（532、660、785、830和1060nm）下捕获的反向散射图像的有效衰减系数等光学性质预测香蕉品质特性的可能性。