复杂地物背景角域后向散射分布特性研究

针对采用平均后向散射系数进行对地空炸毫米波引信回波仿真时,因照射区域内入射角度散布较大造成仿真精度不足的问题,对复杂地物背景后向散射特性测试的远场条件进行了讨论,修正了复杂地物背景毫米波近场测试远场条件表达式,提出一种针对引信对地探测的复杂地物背景角域后向散射分布建模方法,构建基于实测数据优化的土耕地、水泥地等背景角域后向散射场,分析其对引信探测响应回波的影响。仿真结果表明,接近垂直入射情况下与传统乌拉比模型比较一致性较好,接近水平入射情况下比乌拉比模型后向散射系数小2~4 dB。利用该引信回波算法提高了毫米波引信探测仿真精度,可为对地空炸毫米波引信探测器设计提供数据支撑。

散射能见度仪接收器视场角对测量的影响

散射式能见度仪一般通过透镜限制接收器的视场角,接收光束成张角较大的锥形,测量角度具有不确定性,不符合严格的角散射系数定义。文中提出了使用透镜和阶跃光纤组合方式限制接收器视场角,接收光束为测量角度的入射平行光束,符合严格的角散射系数定义。使用TDA-4B气溶胶发生器产生6种浓度的气溶胶粒子,粒子直径不随浓度变化,对每一种浓度的粒子同时使用透镜和透镜加光纤组合两种限制接收器视场角的方式进行角散射系数的测量实验。通过实验得出,在单分散系条件下接收器的视场角偏大会导致角散射系数测量结果偏大,而通过Koschmieder定律计算得出能见度值会偏小。

多频段EMIC波共振散射辐射带相对论电子的损失时间尺度研究

作为地球磁层中一种分布广泛的电磁波,电磁离子回旋波(Electromagnetic ion cyclotron waves,简称EMIC波)是地球辐射带相对论电子的重要损失机制.EMIC波通常呈现H+、He+和O+三种不同频段,不同频段对相对论电子的散射效应和损失时间尺度大不相同.准线性理论是定量分析不同频段EMIC波对地球辐射带相对论电子散射效应的重要工具,我们利用基于准线性理论开发的Full Diffusion Code(FDC),分别计算了H^(+)、He^(+)、O^(+)三种频段EMIC波在不同空间范围、背景等离子体条件以及不同传播角模型下对辐射带相对论电子的弹跳平均投掷角散射系数,建立了L=1.5~7,背景等离子体参数α*(=f_(pe)/f_(ce))=6~30范围内的多频段EMIC波电子散射系数矩阵库.进而,我们计算了辐射带相对论电子在不同频段EMIC波散射作用下的损失时间尺度,获得了在不同磁层条件下EMIC波损失沉降相对论电子的定量信息.这些结果对于提升地球辐射带动力学过程建模水平、开展辐射带空间天气预报具有重要价值.

气溶胶激光散射信号的特征分析

本文应用Mie散射理论对微球体粒子光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得出了散射光分布与微球体尺度参数、复折射率之间的关系。结果表明:不同尺度参数的粒子的散射光强的分布相差极大,随着尺度参数的增加散射光强越来越集中于前向;复折射率的变化对散射光强影响不大。并且在边界层大陆乡村型霾的气溶胶模型下对大气气溶胶的体角散射系数进行了分析与数值计算,得出:气溶胶粒子的散射光强主要分布在前向,并且随着散射角的增加有规律的减小。由此提出了利用气溶胶粒子体散射系数的性质,通过测量散射点前向散射光强和延迟时间来实现激光束的近轴定位的方法。

海底能见度测量方法的研究

文中对半导体激光器进行调制,用分束平片将被调制的激光束分成透射光束和反射光束,透射光束作为探测光束,反射光束作为参考光束。同时,测量探测光束在前向散射区35°角的散射光功率和参考光束的功率,用散射功率与参考光功率之比来计算角散射系数。激光器输出光功率波动时,探测光束和参考光束同步波动,散射光功率与参考光功率之比不受光源波动的影响。用2μm石英颗粒作为散射源,对构建的装置进行测试。结果表明,角散射系数与石英微粒浓度成线性关系,相关系数为0.99。双通道测量方式可以用于水底能见度的测量。