基于O_(2)大气带及近红外大气带气辉的临近空间温度廓线联合反演

临近空间大气温度廓线信息对于支撑临近空间开发与利用具有重要的学术意义和工程价值.基于O_(2)分子气辉光谱理论及大气辐射传输机理提出了利用O_(2)大气带及近红外大气带气辉光谱信号联合反演临近空间温度廓线的方法.利用"剥洋葱"算法,处理扫描成像吸收光谱仪(SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY,SCIAMACHY)在临边观测模式下测量得到的O_(2)(a^(1)Δ_(g))波段和O_(2)(b^(1)∑_(g)^(+))波段的气辉辐射光谱信号,采用最优化算法分别反演得到了50~110 km以及80~130 km的温度廓线信息,并通过与宽带辐射大气测量仪(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry,SABER)、大气化学实验傅里叶变换光谱仪(Atmospheric Chemistry Experiment Fourier transform spectrometer,ACE-FTS)、迈克尔逊被动大气探测干涉仪(Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding,MIPAS)等遥感卫星的温度产品数据对比,验证了O_(2)(a^(1)Δ_(g))波段和O_(2)(b^(1)∑_(g)^(+))波段气辉反演温度的可靠性与合理性.研究结果表明,利用O_(2)大气带及近红外大气带气辉联合反演温度可以有效覆盖中间层-低热层的临近空间区域(50~130 km);O_(2)(a^(1)Δ_(g))及O_(2)(b^(1)∑_(g)^(+))波段气辉光谱在80~100 km高度范围内存在交叠区域,温度反演结果的相关系数优于99.9%;自吸收效应与大气散射,以及光谱污染及信噪比降低分别是导致50以下及130 km以上区域温度反演结果出现偏差的主要原因.

分子滤光红外成像技术及其在光电探测中的应用(特邀)

随着红外成像技术对时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率及光学稳定性需求的不断提升,四者之间的制约矛盾愈加激化。分子滤光器是一种具有梳状离散透射谱型的滤波器件,依靠分子能级跃迁对光波长的分辨实现选择性透射,其效果是"光学"的,机理是"量子"的,为该矛盾的解决提供了新的途径。基于分子光谱理论,给出了差量吸收型、磁致旋光型及多普勒调制型三类分子滤光成像技术的工作机理与理论模型,结合研究团队相关工作,分别介绍了差量吸收型分子滤光在机动车尾气遥感监测、磁致旋光型分子滤光在燃烧诊断以及多普勒调制型分子滤光在星载大气风场温度场遥感领域的应用,最后分析了三种机理滤光方法的技术特点与适用性。

QCLAS在JLMPGF6.5发动机CO体积分数测量中的应用

为了精确测量吸收光谱,并尽量减小温度与湍流波动对光谱测量结果的影响,采用谱线模拟仿真模拟和20kHz高频扫描的方法,选取中红外基频跃迁带内低温度敏感性谱线P(10),进行了理论分析和实验验证,取得了发动机CO吸收光谱及其体积分数随时间变化的数据,变化范围为(153±123)×10^-6.结果表明,P支谱线扫描范围内可降低48.28%目标气体温度变化对体积分数反演的影响.该方案能够为发动机尾气CO激光遥感测量提供一个高速、精准、实时的监测方案.

SO2气体排放的紫外成像遥感监测

工业烟囱及船舶尾气中SO2气体排放是造成大气污染的重要因素。SO2容易被氧化生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶,产生酸雨,严重危害大气生态环境平衡及人类健康。现有的SO2光学遥感测量技术,如拉曼散射激光雷达、差分吸收激光雷达(DIAL)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、紫外差分吸收光谱(DOAS)、高分辨光谱成像等,难以兼顾气体污染监测对高时间分辨率、高空间分辨率以及便携机动等应用需求。近年来,紫外SO2相机成像探测因探测精度高、实用性强得到迅速发展,该技术时间分辨率高、空间分辨力强,能从解析图像中直观在线获取污染气体浓度在空间的二维分布及随时间的排放率,对于监测环境污染有重要作用。基于紫外SO2相机成像探测技术,围绕SO2柱浓度探测的测量原理及影响因素、仪器设计及实验方法、反演算法及结果比对等方面开展研究。取得的成果主要有:(1)利用窄带滤光片的窄波窗口,用紫外相机测量310 nm附近的SO2紫外吸收,建立了紫外成像遥感监测理论模型,介绍了紫外成像遥感检测获取SO2浓度图像的测量原理;(2)将滤光片放置镜头前后,讨论了不同入射角对滤光片中心波长及透过率曲线的影响,发现滤光片放置镜头后,相机系统对SO2的灵敏度受入射角影响更小,对SO2浓度图像的反演误差更小;(3)分析了太阳高度角对SO2浓度图像反演的影响,阐明了SO2浓度反演曲线实时校准的不可或缺性;(4)通过理论分析设计出了紫外成像遥感探测装置,开展了基于紫外成像遥感监测SO2气体排放的实验研究,通过2-IM法拟合出了人工天空背景,获得了SO2光学厚度图像,利用标准泡进行校准,反演出了SO2浓度图像;(5)采用DOAS技术对SO2气体排放进行监测,与紫外成像遥感获得的SO2浓度进行对比表明,两方法实验结果所计算得到的浓度信息趋势相一致,从而证明紫外成像遥感监测技术测量结果的准确性,同时展现了该技术在工厂烟囱及船舶尾气污染排放遥感监测中的巨大应用前景。

工业SO2及碳黑颗粒紫外成像遥感监测技术

为了准确有效监测工业烟囱排放,基于SO2及碳黑颗粒物的光学特性,设计并研制出一套双通道紫外成像遥感监测系统.该成像系统的两个光谱通道的中心波长分别定于310 nm和330 nm,利用两个通道的光学厚度之差反演SO2浓度图像,颗粒物浓度图像由330 nm通道获取,根据浓度图像结合光流法获取烟羽运动速度,进而计算得出SO2和碳黑颗粒物的排放速率.结果表明,该工业烟囱的SO2及碳黑颗粒物排放速率分别为72.48±3.16 kg/h和6.33±1.18 kg/h.实验采用紫外相机同时对工业烟囱排放的SO2及碳黑颗粒物进行监测,实验表明双通道紫外成像遥感监测兼具高时间分辨率与高空间分辨率,测量结果准确直观,在工业废气污染、船舶尾气污染以及火山喷发污染排放遥感监测中具有非常明显的技术优势及巨大的应用前景.

分子Faraday旋光红外滤波成像技术研究

分子Faraday旋光红外滤波成像器件是一种具有梳状离散透射谱的新型滤波器件。该器件透射光谱由分子能级跃迁决定,因而同时具备高光谱分辨能力及高光学稳定特性。通过顺磁性分子的Faraday旋光效应研究,建立分子Faraday滤波器件的理论模型,并利用量子级联激光光谱技术对滤波器件进行了谱型测试;探讨该技术在红外成像探测系统中的应用,进行基于Faraday旋光红外滤波成像技术的燃烧诊断初步试验,获得了燃烧环境中不受H2O红外辐射影响的纯NO图像。试验结果表明,Faraday旋光红外滤波成像技术在红外成像遥感探测,尤其是燃烧系统微量成分探测中具有较强的实用性和明显的优越性。

为村干部解“怕”

笔者作为乡镇机关干部,经常听村干部说怕这怕那,尤其是怕得罪人,为了不得罪人,在工作中往往采取老好人主义,违背原则,本来不该办的事给办了,对不该发生却发生了的事,睁一只眼,闭一只眼,得过且过.对自己有利的事靠前,对自己不利的得罪人的事靠后.笔者认为这种做法是非常有害的.

近红外星载风温成像干涉仪的设计和仿真

临近空间风温遥感技术是研究大气动力学、热力学特性的重要手段,也是提高空间天气数值预报准确性的必要途径。针对临近空间大气风温遥感探测需求,通过分析临近空间风场和温度的探测原理和方法,并比较现有星载被动风温探测方式,提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪的近红外星载风温成像干涉仪,其工作波长为O2分子在1.27μm的谱线,探测范围覆盖整个临近空间。论述了系统工作原理和设计过程,其中,重点阐述了兼具视场展宽、色差矫正、温度补偿功能的Michelson干涉仪和用于对O2分子谱线鉴频的F-P干涉仪的设计,并进行了模拟仿真实验。仿真结果表明风速测量误差为18.98%,可满足临近空间大气风场和温度场探测要求。

为村干部解“怕”

笔者作为乡镇机关干部,经常听村干部说怕这怕那,尤其是怕得罪人,为了不得罪人,在工作中往往采取好人主义,违背原则,本来不该办的事给办了:对不该发生却发生了的事,睁一只眼,闭一只眼,得过且过。对自己有利的事靠前,对自己不利的、得罪人的事靠后。这些做法是非常有害的。原则丢了,工作就失去了标准,常常陷于被动,阻碍工作正常开展。看似不得罪人,实际上失去原则标准后,只是维护了极少数或极个别的“惹不起”