中国地球系统模式对全球地表入射短波辐射和大气逆辐射的模拟效果评估

以云和地球辐射能量系统(CERES)数据集为准,量化了中国地球系统模式对地表入射短波辐射和大气逆辐射时空变化的模拟性能,明确了多模式间模拟结果存在不确定性的区域。结果表明:中国模式均能模拟出北半球地表入射短波辐射和大气逆辐射“夏高冬低”的季节变化特征。陆地上,中国模式对两个辐射分量月均值的模拟结果与CERES相当,在海洋上低于CERES结果。中国模式能模拟出地表入射短波辐射下降、大气逆辐射上升的年际变化趋势。对于2001—2014年均值,中国模式模拟的地表入射短波辐射在海洋和陆地上较CERES分别偏低3.3和3.0 W·m^(-2),模拟的大气逆辐射在海洋上与CERES结果相当,在陆地上较CERES低1.3 W·m^(-2)。除南北纬30°附近之外,中国模式在其他纬度均低估地表入射短波辐射,以热带和北极最为明显。模式对大气逆辐射的模拟偏差呈纬向波动特征,模拟误差大值出现在高大山脉处。中国模式模拟地表入射短波辐射不确定性极大的区域分布在热带雨林和南极洲沿海,模拟大气逆辐射不确定性极大的区域分布在格林兰岛、青藏高原、安第斯山脉和南极洲沿海。

基于广义逆-坐标变换的多光谱辐射测温反演算法

多光谱辐射测温在高温测量领域应用广泛。但是,未知的光谱发射率是多光谱辐射测温反演过程的最大困难。目前,解决方法多采用假设发射率模型法,二次测量法等,此类方法反演精度取决于假设的发射率模型和实际发射率是否相符,多数情况下反演结果误差较大。基于约束优化的多光谱辐射温度数据处理算法解决了未知发射率的难题,但受迭代算法的复杂性和初值难以确定的影响,反演精度和效率不高。为此,提出广义逆-坐标轮换算法解决约束优化算法中的反演效率问题。由于广义逆法需对发射率范围进行约束,坐标轮换法需设定合适的发射率初值,考虑两种算法各自的优势与不足,可对两种算法进行结合。将广义逆法求得的最小范数解作为约束优化算法中迭代搜索的初始点,进一步提高了算法对不同材料发射率的适应度。为验证算法是否能在无需考虑发射率模型的前提下寻找符合待测目标的发射率和真温,选取六种不同发射率类型的目标材料进行仿真实验。针对六种典型材料的仿真结果表明,新方法在真温1 800 K的情况下,绝对误差和相对误差均小于5.0%,与梯度投影法相比运算效率平均提高了202倍。表明该算法具有无需考虑发射率模型、反演精度高,速度快,适合于各类材料等优点,解决了约束优化算法中初值选择不确定的问题,为在线实时高温测量中的数据处理提供了解决方案。

用于皮肤病激光治疗的脉冲光热辐射模型

针对皮肤病激光治疗过程中生物组织内部温度分布与形态测量困难、医生凭借经验选取治疗参数导致疗效不佳等问题,建立了利用脉冲光热辐射法(PPTR)重建皮肤结构,并智能化选取激光参数开展辅助治疗的理论模型。采用基于自定义截断参数选取方法的截断奇异值分解法、基于L曲线法选取正则化参数的Tikhonov正则化法和给定迭代次数的共轭梯度法这3种逆算法进行仿真计算,建立误差评估函数,分析对比了不同表皮层厚度、患病层厚度及深度的重建效果,同时制作皮肤仿体进行离体实验,并以此为依据开展了鲜红斑痣临床治疗的应用研究。结果表明:3种逆算法的综合性能评价指数由高到低依次为0.066、0.082、0.126,验证了其在鲜红斑痣血管层常见深度范围内的重建效果均能保持较高精度;体外实验结果和临床应用验证了所提出的PPTR模型可用于求解表皮、病变层等组织的温升分布、厚度、位置等信息,且重建结果的精度能够满足治疗需求。该模型及研究结果可为激光治疗过程中参数的选取提供定量化指导。

硅基自旋光电子学太赫兹辐射源特性

将光电子器件集成到硅片上是光电子集成器件研发的首要步骤.自旋光电子学太赫兹辐射源,通常是由纳米厚度的铁磁/非磁性金属多层膜结构组成,在飞秒激光辐照下能产生高质量、宽带太赫兹脉冲辐射.本文利用飞秒激光脉冲在生长于硅衬底上的Ta/CoFeB/Ir铁磁/非磁性金属异质结中实现了高效、宽带的太赫兹相干脉冲辐射.首先,Ta/CoFeB/Ir异质结的太赫兹脉冲的极性随外加磁场的反转而反转,太赫兹辐射的物理机制可以归结为超快自旋流-电荷流转换.其次,通过改变抽运激光的激发能量密度,研究了Ta/CoFeB/Ir异质结的太赫兹辐射饱和现象.此外,通过研究Ta/CoFeB/Ir异质结的太赫兹发射特性随Ir层厚度的依赖关系,不仅优化了器件的辐射强度,而且获得了Ir层在太赫兹频率下的自旋扩散长度(~(0.59±0.12)nm).该值小于通过自旋抽运技术获得的GHz频率下的自旋扩散长度(1.34 nm),表明不同频率范围对应于不同的电子输运机理.

基于单元辐射叠加法的水下矩形板声场重建

为解决等效源法在水下结构声源声场重建中存在的虚拟等效源配置位置难以确定、求逆过程中传递矩阵病态性过大的问题,本文提出了基于单元辐射叠加法的水下结构声源声场重建方法。该方法利用结构声源边界元法建模思想与声场波叠加原理,建立了声源表面振动与辐射声场之间的振声传递关系,得到可快速计算的振声传递函数,并利用该函数作为传递算子进行声场重建。通过对矩形板的声场重建仿真,验证了本文方法相比等效点源近场声全息具有更高的重建精度,且具有更大的有效全息距离。通过在不同阵元数、信噪比情况下的仿真分析,进一步证明了本文方法能够改善水下结构声源的声场重建精度。

基于图像处理及辐射传热逆问题求解的二维炉膛温度场重建

基于辐射图像处理和辐射传热逆问题求解，建立一种二维炉膛温度场重建方法。该方法中，图像采集装置（ 如ＣＣＤ摄像机）成像单元接收的辐射能由炉膛中各气体和壁面单元发射的辐射能决定。采用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 方法计算出ＣＣＤ摄像机各成像单元所接收的各气体和壁面单元的辐射能的份额，即炉膛温度可从ＣＣＤ 摄像机成像单元接收的辐射能中重建温度分布。研究对象为一个由灰色炉膛壁面和本文课题获国家自然科学基金资助（ 项目编号：５９６０６００７） 。灰色气体所组成的二维辐射吸收系统。在ＣＣＤ 接收的能量加上正态分布随机误差后重建出的温度场与给定值吻合得很好，表明该方法有良好的工程应用前景。

基于逆云模型的雷达辐射源识别方法

针对由于噪声环境造成的雷达辐射源不能正确识别的问题,提出了一种新的基于逆云模型的雷达辐射源识别方法。该方法首先构建了更符合实际的含有噪声数据的雷达辐射源数据库,利用逆云模型求出数据库中雷达辐射源各属性的云数字特征,给出了基于属性相似度的识别权重确定方法,并构建了基于云模型和属性相似度的雷达辐射源分类器。仿真实验证明,该方法可以更好地处理由于噪声环境引起的随机性和模糊性,能在恶劣噪声环境下有效地进行雷达辐射源识别。

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。

基于虚拟域动态逆的空地反辐射导弹轨迹优化

针对空地反辐射导弹抗雷达关机问题,基于虚拟域动态逆(IDVD)的方法设计了一种轨迹优化算法。基于动态逆的思想,通过虚拟弧长高次拟合导弹轨迹坐标,并将边界条件以及状态变量从时间域转换到虚拟域,在虚拟域中求出边界条件的导数。再根据直接法原理离散导弹轨迹,采用罚函数法处理性能指标,寻优得到最优轨迹。仿真结果表明,该方法能够快速计算生成反辐射导弹轨迹,达到了即使雷达关机,也能准确命中目标的目的。该方法通过虚拟化轨迹长度能够方便地求解边界条件的高阶导数,简化了计算过程,能够快速生成参考弹道,且对参数初值不敏感。

特定电磁辐射对提高小麦种子和幼苗抗逆能力的研究

特定电磁辐射处理小麦种子后,种子和幼苗在高、低温逆境下的电导率低于温箱处理或对照,表明特定波长的电磁辐射能降低质膜透性,从而提高麦苗对低温(-15—-20℃)和高温(40℃)的抵抗能力。

同步辐射光束线六杆并联机构的逆运动学精确求解及应用

目前同步辐射光束线六杆并联机构应用广泛,但六杆并联机构六维调节缺乏理论指导,调节困难,工作效率较低,为提高收敛速度和调节精度,本文分析了并联机构的特性,从相关物理模型出发,运用坐标变换法详细分析了六杆并联机构的逆运动学问题,得到六杆长度的精确求解方程组。采用MATLAB软件对系统仿真计算,得到相应的杆长变化曲线。实例应用结果表明,该方法快速有效,线性调节分辨可高于5μm,转角分辨可高于3",完全满足实际要求,为同步辐射光束线光学平台的精密调节提供了理论依据。

单电子逆康普顿散射的辐射谱

逆康普顿散射在天体物理中是一种重要的非热辐射机制．本文利用相对论不变量求得单电子在各向同性辐射场中穿行时的逆康普顿散射的辐射谱．

中国大气逆辐射的气候计算及其分布特征

本文根据1979年5—8月季风试验(MONEX)期间印度8个辐射探空站资料,以及同期青藏高原气象科学实验和1982年8月至1983年7月青藏高原辐射观测资料,详细地讨论并提出了大气逆辐射的气候计算式。该式具有物理意义清晰、拟合精度较高及普适性较好的优点。首次计算了全国218站的大气逆辐射,并就其在全国的地理分布及其随纬度、拔海高度季节变化进行了分析,得到一些有意义的结果。

山东枣庄地区辐射逆温及其影响

本文运用1981年11月17日-12月16日共30天实地考察资料，分析了山东枣庄地区冬季辐射逆温时空变化规律。并探讨了辐射逆温的生成与云量、风速的关系。

铌酸锂波导中的非线性Cerenkov辐射

研究了质子交换铌酸锂多模波导中的非线性上转换Cerenkov辐射,包括同一导模的直接Cerenkov倍频辐射和不同导模之间耦合产生的Cerenkov和频辐射.实验测得各个点的Cerenkov辐射角,实验值与理论计算结果符合得很好.

全特解场边界元方法在声辐射逆问题中的应用研究

采用全特解场边界元方法求解声辐射逆问题 ,这种方法不需要变量插值、积分求解及奇性处理 ,因而计算量大幅度减少 ,且计算精度高。本文还从辐射声场的情况来探知声源的振动特性 ,这对噪声的主动控制及低噪声结构优化设计有着很大的意义 。

使用点源求解脉动球的声辐射逆问题时的精度分析

文章使用点源取代球谐函数作为独立函数,来推广赫姆霍兹方程-最小二乘法(HELS),之后对这种新方法求解脉动球的声辐射逆问题的精度问题进行了讨论,得出了一些有用的结论。

空时域求解左手介质中逆切仑科夫辐射

在空时域中利用推迟势推导了左手介质材料中的逆切仑科夫效应,并对比经典的正常切仑科夫效应进行了讨论。给出了逆切仑科夫辐射波矢锥角公式、背向辐射能量锥角公式和辐射物理图像。

黑体辐射逆问题的新解法

黑体辐射逆问题指的是从所测得的黑体辐射能谱确定黑体的面温度分布。本文利用函数变换,把相应的积分方程化为卷积形式,从而可用Fourier变换给出解的明确表达式。由此不但可用快速Fourier变换(FFT)进行数值计算,而且免除了前人工作中所未解决的存在唯一性和收敛性问题。此种方法可用来解决许多物理上感兴趣的第一类Fredholm积分方程。

对柱状声源声辐射逆问题的探讨

对细长柱状声源的声辐射逆问题进行了探讨 其主要思想是 :把柱状声源所产生的声场中的声压表示为一组独立函数的线性组合 ,这样根据声场中声压分布就可以求解细长柱状声源的声辐射逆问题 文中运用无限长脉动圆柱算例进行了验算 结果证明 。