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大气光学湍流模式研究:C_(n)^(2)廓线模式 被引量:1
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作者 吴晓庆 杨期科 +3 位作者 黄宏华 青春 胡晓丹 王英俭 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期387-397,共11页
由于大气湍流的存在,当光束在大气中传播时会发生相位起伏、光强闪烁等一系列湍流效应现象,严重制约光电系统的性能,是造成天文观测困难的主要原因.大气折射率结构常数C_(n)^(2)廓线是评估大气湍流效应的重要参数.本文归纳了几种有代表... 由于大气湍流的存在,当光束在大气中传播时会发生相位起伏、光强闪烁等一系列湍流效应现象,严重制约光电系统的性能,是造成天文观测困难的主要原因.大气折射率结构常数C_(n)^(2)廓线是评估大气湍流效应的重要参数.本文归纳了几种有代表性的C_n~2廓线模式,提出了修正的CLEAR I夜晚模式;分析了高美古、拉萨、大柴旦、茂名、荣成等5个实验点探空测量数据,给出了5个实验点算术平均拟合的C_(n)^(2)廓线公式;计算了各模式和测量数据在波长为0.5μm时的大气相干长度r0、视宁度εFWHM、等晕角θ0、相干时间τ0、等效高度h和等效风速V等大气光学参数以及各大气层C_(n)^(2)递减率和不同大气层湍流贡献百分比.重点对H-V(5/7)模式的存疑、C_(n)^(2)廓线模式采用的平均方法、低平流层C_(n)^(2)是否具有统一的递减率等问题进行讨论并给出答案. 展开更多
关键词 大气光学湍流 修正的CLEAR I夜晚模式 5个实验点C_(n)^(2)廓线公式 H-V(5/7)模式的存疑
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大气光学湍流模式研究——方法和进展
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作者 吴晓庆 杨期科 +3 位作者 黄宏华 青春 胡晓丹 王英俭 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期342-354,共13页
分层是大气湍流特别是高空湍流显著特征.在某一固定高度真实光学湍流C_(n)^(2)值在平均值上有1—2个量级甚至更大的起伏.以观测数据建立的湍流廓线模式,是一个统计平均的结果.既不能代表某次实际大气湍流廓线的分层特征,也没有预报功能... 分层是大气湍流特别是高空湍流显著特征.在某一固定高度真实光学湍流C_(n)^(2)值在平均值上有1—2个量级甚至更大的起伏.以观测数据建立的湍流廓线模式,是一个统计平均的结果.既不能代表某次实际大气湍流廓线的分层特征,也没有预报功能,不能完全满足光学工程需求.受限于计算机的容量和速度,无法通过DNS (direct numerical simulation)以及LES (large eddy simulation)求解Navier-Stokes方程来预报光学湍流,解决方案是通过中尺度天气数值预报模式MM5/WRF,预报出常规气象参数,再由湍流参数化方案计算出C_(n)^(2).本文介绍了近地面层、边界层和自由大气层C_(n)^(2)预报方法和研究成果,从湍流动能预报方程和温度脉动方差预报方程详细推导出Tatarski公式,归纳出该公式所隐含的物理意义和适用条件.重点介绍了神经网络预报C_(n)^(2)和C_(n)^(2)估算和预报方法在南极天文选址的最新研究进展.分析了以实验数据拟合的经验模式、建立在Kolmogorov湍流理论基础之上含有常规气象参数的参数模式、与中尺度气象模式有关的预报模式、基于数据驱动的神经网络方法等不同模式的特点和差异.强调Kolmogorov湍流理论是现有大气光学湍流参数模式的理论基础. 展开更多
关键词 大气光学湍流 湍流模式 Tatarski公式 神经网络预报C_(n)^(2) 南极天文选址
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基于小波多尺度分析大气边界层高度提取方法研究
3
作者 李猛 李佳欣 +2 位作者 郭心骞 吴德成 刘苏悦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期164-172,共9页
大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差... 大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差较大。提出使用小波多尺度分析方法细化边界层特征结构,从而筛选出有效的细节信息,提高对探索边界层高度的准确性。此外,基于GBQ L-01激光雷达设备实测合肥地区全天气溶胶分布情况,使用小波多尺度分析方法分析对应的平行分量距离平方矫正信号、垂直分量距离平方矫正信号和退偏振比全天分布情况。实验结果表明,该方法准确性高,与梯度法、小波协方差法相比具有更高的稳定性与连续性。对特殊时间点进行数据分析,明确主要影响边界层高度的主要因素,并确定各个时间段的大气边界层高度值。 展开更多
关键词 激光雷达 大气边界层 小波多尺度分析 精细结构 高时空分辨率
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高斯光束湍流大气传输远场扩展半径快速计算方法研究
4
作者 崔询 陈小威 +4 位作者 钱仙妹 朱文越 武鹏飞 闵令云 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期284-293,共10页
高斯光束湍流大气传输的远场有效半径是工程中较为关注的远场光斑特征,文中研究其快速计算方法。基于多场景下高斯光束湍流大气传输波动光学仿真数据,建立了定标规律模型和3种人工智能模型LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)、M... 高斯光束湍流大气传输的远场有效半径是工程中较为关注的远场光斑特征,文中研究其快速计算方法。基于多场景下高斯光束湍流大气传输波动光学仿真数据,建立了定标规律模型和3种人工智能模型LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)、MLP(Multilayer Perceptron)、MFTT(Modified Feature Tokenizer Transformer),比较了不同模型的精度、泛化能力、样本量的影响和计算速度。结果表明:4种模型的精度受训练集样本量的影响,小样本量下定标规律模型精度最高,大样本量下MFTT模型精度最高;数据分为70%的训练集和30%的测试集时,MFTT在测试集上的平均相对偏差为1.36%;MFTT泛化能力最强,定标规律模型计算速度最快。希望为激光大气传输评估快速计算方法的选择和应用提供参考。 展开更多
关键词 大气传输 人工智能 定标规律 精度
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大气光学湍流廓线探测方法研究进展 被引量:2
5
作者 王彩玉 苑克娥 +4 位作者 时东锋 黄见 杨威 查林彬 朱文越 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2021年第1期2-17,共16页
激光在大气传输过程中,由于湍流折射率的随机起伏会引起波前畸变、光斑漂移、闪烁等一系列光学湍流效应,因此严重制约了遥感成像系统和激光通信技术的发展。通过分析大气光学湍流对多个领域的影响,指出了探测大气光学湍流廓线的重要意... 激光在大气传输过程中,由于湍流折射率的随机起伏会引起波前畸变、光斑漂移、闪烁等一系列光学湍流效应,因此严重制约了遥感成像系统和激光通信技术的发展。通过分析大气光学湍流对多个领域的影响,指出了探测大气光学湍流廓线的重要意义。要想获取光学湍流的时空分布规律并准确评估光学湍流对光学成像或激光传输系统的影响,就必须对光学湍流进行准确的测量。以光学湍流特征参数为视角,介绍了目前国内外探测大气湍流廓线分布的方法和研究进展,总结了各技术方法的测量原理及优缺点。最后对拟开展的差分波前激光雷达探测大气湍流廓线的方法进行了简要介绍,该技术具有空间分辨率高且不存在聚焦焦移的探测优势。初步的仿真研究结果表明该雷达系统对大气光学湍流廓线的探测具有可行性。 展开更多
关键词 大气湍流廓线 温度起伏 折射率起伏 激光雷达 湍流效应
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大气光学湍流廓线估算方法研究进展 被引量:1
6
作者 吴晓庆 《安徽师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2021年第1期1-4,共4页
本文介绍了运用Thorpe尺度、Ellison尺度、神经网络等在Cn^2廓线估算和预报方法方面的最新研究进展。给出了Thorpe尺度估算南极点冬季和夏季Cn^2廓线、Ellison尺度估算西藏拉萨Cn^2廓线以及与探空实测值的比较,介绍了SA-BP神经网络算法... 本文介绍了运用Thorpe尺度、Ellison尺度、神经网络等在Cn^2廓线估算和预报方法方面的最新研究进展。给出了Thorpe尺度估算南极点冬季和夏季Cn^2廓线、Ellison尺度估算西藏拉萨Cn^2廓线以及与探空实测值的比较,介绍了SA-BP神经网络算法流程图和结构图。最后对几种方法进行了讨论。 展开更多
关键词 光学湍流廓线 估算方法 研究进展
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基于光声光谱气溶胶吸收测量的标定方法研究
7
作者 徐秋怡 朱文越 +4 位作者 陈杰 刘强 郑健捷 杨韬 杨腾飞 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期88-94,共7页
大气气溶胶吸收太阳辐射,直接影响地气系统辐射平衡,降低能见度,改变局地气候效应。光声光谱技术具有灵敏度高、原位测量、结构简单等优势,是研究气溶胶吸收特性最为直接、有效的方法。光声光谱近红外气溶胶吸收系数测量系统的精度与标... 大气气溶胶吸收太阳辐射,直接影响地气系统辐射平衡,降低能见度,改变局地气候效应。光声光谱技术具有灵敏度高、原位测量、结构简单等优势,是研究气溶胶吸收特性最为直接、有效的方法。光声光谱近红外气溶胶吸收系数测量系统的精度与标定方法密切相关,为了探究不同标定方案的差异,选择NO_(2)气体(532 nm)和单分散苯胺黑气溶胶(532、 1 064 nm)分别开展气溶胶吸收系数标定实验。其中,单分散苯胺黑气溶胶的标定方法主要基于Mie理论,结合苯胺黑气溶胶粒子数浓度、苯胺黑气溶胶粒子的复折射率、苯胺黑粒子粒径分别计算532和1 064 nm单分散苯胺黑气溶胶吸收系数。实验结果表明:NO_(2)气体获取的标定系数介于苯胺黑气溶胶在532和1 064 nm波长处获取的标定系数之间,与532 nm波长处粒径225 nm的苯胺黑单分散气溶胶、 1 064 nm波长处粒径125 nm的单分散苯胺黑气溶胶标定系数相近,在其他粒径处存在一定差异。尽管NO_(2)气体与苯胺黑气溶胶在特定波长处具有相似的连续吸收特征,对于同一标定系统,标定气体和气溶胶性质、状态不同导致标定过程仍然存在光声效应之外的光与物质的相互作用、标定介质损耗、测量环境等不确定因素,这些都会导致这两种标定介质的标定结果差异;苯胺黑气溶胶采用不同波长光源得到的标定系数明显不同,同一粒径的单分散苯胺黑气溶胶在532 nm波长处获取的标定系数约为1 064 nm波长处标定系数的1.5~2倍。导致该结果的可能原因有两个,一是未准确获取1 064 nm波长处苯胺黑的复折射率,二是标定过程中532 nm光束、 1 064 nm光束与谐振腔的匹配模式不一致导致;标定系数与单分散气溶胶的粒径存在反比关系,随着苯胺黑气溶胶粒径每增大50 nm, 532 nm波长光源的标定系数减小19%, 1 064 nm波长光源的标定系数减小12%。标定系数与粒径的反比关系可能由不同粒径的苯胺黑气溶胶粒子经过管道和光声池的损耗不同导致。由此可见,气体标定方法与气溶胶标定方法各有其优势与不足,但两种标定方式都可以获取相应的标定系数,在实际标定方法的选择上,需要综合考虑多种因素,选择合适的标定方法。 展开更多
关键词 光声光谱 气溶胶 光学吸收系数 气溶胶吸收系数标定
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转动拉曼激光雷达用于大气折射修正的研究
8
作者 刘玉丽 王钰茹 谢晨波 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2023年第5期426-433,共8页
为了分析大气折射导致的定位误差,采用转动拉曼激光雷达测量的回波信号反演了大气折射指数廓线,根据目标定位误差理论获得不同高度处目标物的仰角定位修正值和距离定位修正值。研究结果表明:相同高度处目标物的仰角定位修正值和距离定... 为了分析大气折射导致的定位误差,采用转动拉曼激光雷达测量的回波信号反演了大气折射指数廓线,根据目标定位误差理论获得不同高度处目标物的仰角定位修正值和距离定位修正值。研究结果表明:相同高度处目标物的仰角定位修正值和距离定位修正值随视仰角的增大而减小。当视仰角为10o时,位于10 km高度处目标物的仰角定位修正值为4.49',距离定位修正值为10.37 m;当视仰角为40o时,相同高度处目标物的仰角定位修正值为1.19',距离定位修正值为2.80 m。该结果对目标定位误差的修正有一定的参考价值。 展开更多
关键词 激光雷达 大气折射 仰角修正 距离修正
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灰霾期间硫酸盐包裹沙尘气溶胶粒子的光学特性研究 被引量:1
9
作者 张学海 魏合理 +3 位作者 段金龙 李卫东 邹曙光 戴聪明 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期427-435,共9页
灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合... 灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合结构变化,建立了沙尘-硫酸盐颗粒的核壳椭球结构模型。采用T矩阵方法,研究了四波段条件(0.44、0.675、0.87、1.02μm)下,混合比对单分散系沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响。结果表明:混合比对沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响主要在Mie散射区,在瑞利散射区,混合比对粒子光学特性影响不大。同时研究结果还表明,当混合比小于0.3时,硫酸盐壳在粒子散射特性中占主导地位;当混合比大于0.7时,粒子散射特性主要受沙尘核的影响;在此区间内,粒子散射特性由硫酸盐与沙尘共同影响,并会出现强于(或弱于)任何一种纯颗粒物的现象。该研究对理解灰霾老化期间单颗粒气溶胶混合结构及其光学特性具有重要意义。 展开更多
关键词 灰霾 沙尘 硫酸盐 非球形粒子 混合比 光学特性
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现代大气光学及其在光电工程应用中的问题分析与展望(特邀) 被引量:5
10
作者 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期14-23,共10页
讨论分析了现代大气光学研究及其在光电工程应用中几个方面的常见问题,给出了下列主要观点:(1)大气对光电工程应用的影响不容忽视;(2)光电工程设计需要考虑大气光学特性;(3)大气对光电工程的影响需要用概率来说明;(4)不能根据天气状况... 讨论分析了现代大气光学研究及其在光电工程应用中几个方面的常见问题,给出了下列主要观点:(1)大气对光电工程应用的影响不容忽视;(2)光电工程设计需要考虑大气光学特性;(3)大气对光电工程的影响需要用概率来说明;(4)不能根据天气状况直接来判断大气对光电系统影响的程度;(5)作为统计平均量的大气光学参数不是唯一确定的;(6)用一个参数Cn2不能可靠地描述大气湍流的光学特性;(7)有必要进一步提高光电仪器大气探测结果的可靠性;(8)大气湍流对光电系统性能的影响难以完全被消除;(9)不需要投入很大精力去研究一些理想的问题。根据现状,提出了一些值得深入研究的大气光学问题。 展开更多
关键词 大气光学 光电工程 大气吸收 大气散射 大气湍流
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大气对光学成像的影响及校正技术 被引量:3
11
作者 王英俭 时东锋 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期409-417,共9页
目标高分辨光学成像在众多光电工程领域中具有重要的应用价值。然而,在很多目标观测场景中,光波都要经大气进行传输,从而导致成像质量的退化,克服复杂大气干扰获取高质量图像一直以来都备受各国学者的关注。特别是近年来随着激光技术的... 目标高分辨光学成像在众多光电工程领域中具有重要的应用价值。然而,在很多目标观测场景中,光波都要经大气进行传输,从而导致成像质量的退化,克服复杂大气干扰获取高质量图像一直以来都备受各国学者的关注。特别是近年来随着激光技术的进步,由于激光雷达在距离分辨、三维成像等方面的优势,主动成像技术也取得了很大发展,其中大气的影响和校正同样是一项不容忽视的问题。大气对成像的影响主要包括两个方面:大气湍流和大气悬浮粒子。针对这两方面对成像的影响进行分析,同时对国内外学者发展的消除大气影响、进行高质量成像的主要技术进行了简要介绍,并结合本课题组在相关领域的长期研究,对几个值得关注的方面进行了总结和展望。 展开更多
关键词 大气光学 大气湍流 大气散射 分辨率 点扩散函数
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2021年3月中国北方两次强沙尘天气污染特征 被引量:2
12
作者 涂爱琴 王珍珠 +5 位作者 朱庚华 王治非 张海 张帅 刘东 翁宁泉 《干旱气象》 2023年第4期607-619,共13页
为探究沙尘天气发展规律和污染特征,以石家庄和济南为例,基于偏振-米散射激光雷达观测数据和城市颗粒物小时质量浓度等数据,分析2021年3月中国北方发生的两次强沙尘过程(3月15日与27日强沙尘过程,简称“3·15”过程与“3·27”... 为探究沙尘天气发展规律和污染特征,以石家庄和济南为例,基于偏振-米散射激光雷达观测数据和城市颗粒物小时质量浓度等数据,分析2021年3月中国北方发生的两次强沙尘过程(3月15日与27日强沙尘过程,简称“3·15”过程与“3·27”过程)。结果表明:(1)两次过程沙尘入境时,两市PM10质量浓度快速上升,PM2.5与PM10质量浓度比迅速减小。(2)两次过程期间,两市PM10质量浓度符合正态分布,“3·15”过程石家庄和济南PM10质量浓度高斯拟合的决定系数分别为0.92和0.76,“3·27”过程分别为0.83和0.89。(3)沙尘爆发期,近地面消光系数和退偏比都明显增大。(4)因沙尘沉降和多沙尘源,沙尘传输过程中出现多层结构,可分为近地面沙尘层、低空沙尘层和高空沙尘层。近地面沙尘层出现时间和地面颗粒物质量浓度急剧上升时间基本一致。(5)离地面近且雷达数据质量可靠的195 m高度处,“3·15”过程(“3·27”过程)石家庄和济南退偏比最大分别为0.29、0.23(0.28、0.20),消光系数最大分别为3.94、3.84 km^(-1)(3.10、1.83 km^(-1))。表明沙尘在传输过程中强度变弱,大粒子不断减少。该高度退偏比开始快速上升时间比地面颗粒物质量浓度开始快速上升时间早约1 h。(6)根据沙尘天气污染特征可将其发展分为前期、爆发期、维持期和后期4个阶段,综合利用PM10质量浓度、PM2.5与PM10质量浓度比、消光系数和退偏比等能很好地识别沙尘的不同阶段。 展开更多
关键词 沙尘 激光雷达 气溶胶 蒙古气旋 颗粒物质量浓度
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激光外差技术高分辨整层大气透过率测量及水汽浓度反演研究 被引量:3
13
作者 黄印博 曹振松 +7 位作者 卢兴吉 黄俊 刘强 戴聪明 黄宏华 朱文越 饶瑞中 王英俭 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期497-505,共9页
整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参数,在激光大气传输、红外辐射传输的研究以及光电系统的工程应用中都具有非常重要的研究意义。介绍了激光外差技术的测量原理,并着重介绍了利用激光外差光谱技术高分辨测量整层大气透过率... 整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参数,在激光大气传输、红外辐射传输的研究以及光电系统的工程应用中都具有非常重要的研究意义。介绍了激光外差技术的测量原理,并着重介绍了利用激光外差光谱技术高分辨测量整层大气透过率的原理和方法,以及同步反演水汽廓线分布、柱浓度的方法。进而介绍了课题组研制的4.5μm、3.53μm波段高分辨率激光外差光谱仪,光谱分辨率分别达到了0.006 cm-1、0.002 cm-1,以及利用这些测量装置在合肥开展的整层大气透过率测量与水汽浓度反演的典型结果。最后对激光外差技术在光电系统工程应用中的后续发展进行了展望。 展开更多
关键词 大气光学 整层大气透过率 水汽浓度 激光外差技术
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激光烧蚀-吸收光谱测量铀同位素比实验研究 被引量:2
14
作者 叶浩 黄印博 +6 位作者 王琛 刘国荣 卢兴吉 曹振松 黄尧 齐刚 梅海平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期90-99,共10页
铀同位素比(^(235)U/^(238)U)高精度测量在核能安全领域具有重要的研究意义和应用价值,本文基于高灵敏度可调谐吸收光谱技术,结合脉冲激光烧蚀产生等离子体的样品处理方式,实现了固体材料中^(235)U和^(238)U铀同位素比的高精度测量.实... 铀同位素比(^(235)U/^(238)U)高精度测量在核能安全领域具有重要的研究意义和应用价值,本文基于高灵敏度可调谐吸收光谱技术,结合脉冲激光烧蚀产生等离子体的样品处理方式,实现了固体材料中^(235)U和^(238)U铀同位素比的高精度测量.实验测量选择l=394.4884 nm/394.4930 nm(vacuum)作为^(235)U/^(238)U分析线,详细研究了缓冲气体及其压力对激光烧蚀等离子体中铀原子存在时间的影响.结果表明氦气作为缓冲气体更有利于铀原子吸收光谱测量.实验获得了测量铀原子吸收光谱的最佳测量条件,并测量了^(235)U含量分别为4.95%,4.10%,3.00%,1.10%和0.25%的五种样品,获得了^(235)U和^(238)U的高分辨率吸收光谱信号.不同含量样品吸收光谱测量与统计分析表明,^(235)U吸收信号的线性度良好,拟合相关系数为0.989,检测限为0.033%(3s),吸收光谱测量重现性优于固定波长法.激光烧蚀结合可调谐吸收光谱技术适用于铀同位素比测量分析,在核燃料的同位素快速分析方面有很大的应用潜力. 展开更多
关键词 激光烧蚀 等离子体 原子吸收光谱 同位素比分析
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沙尘气溶胶粒子多波长退偏振特性仿真研究
15
作者 王颖 刘东 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2023年第5期458-468,共11页
采用OPAC(Optical Properties of Aerosols and Clouds)模型提供的沙尘粒子谱分布和复折射率参数,结合多个入射波长,对群体沙尘气溶胶粒子的退偏振比进行了数值模拟计算。计算获得1064 nm、532 nm和355 nm入射波长下,不同轴比超椭球模... 采用OPAC(Optical Properties of Aerosols and Clouds)模型提供的沙尘粒子谱分布和复折射率参数,结合多个入射波长,对群体沙尘气溶胶粒子的退偏振比进行了数值模拟计算。计算获得1064 nm、532 nm和355 nm入射波长下,不同轴比超椭球模型的沙尘气溶胶粒子群体的退偏振比分别为0.317,0.397和0.446,其中1064 nm波长的仿真结果与实际观测结果一致性最好,其次是532 nm波长的仿真结果,355 nm波长的仿真结果和实际观测结果有较大差异,其可能原因为采用了相同数目偶极子导致计算误差增大。本仿真研究中建立的非球形粒子散射模型和数值计算方法,为深入理解沙尘气溶胶光散射特性和研制多波长偏振激光雷达提供了理论基础。同时,多波长偏振探测也为气溶胶混合态和污染型气溶胶生成机理研究提供了重要的技术手段。 展开更多
关键词 非球形粒子 超椭球模型 沙尘气溶胶 多波长 退偏振比
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中国典型沿海地区风速风向廓线模型研究
16
作者 闵令云 陈小威 +7 位作者 翁宁泉 朱文越 钱仙妹 武鹏飞 戴聪明 李学彬 崔生成 崔询 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期31-42,共12页
在激光大气传输等工程应用中,风速、风向是影响大气光学特性的参数。分析了球载无线电探空长期数据,探讨了中国5个典型沿海地区风速、风向的变化规律,给出了风速、风向平均廓线和相应高度统计不确定度;建立了风速、风向廓线模型函数,并... 在激光大气传输等工程应用中,风速、风向是影响大气光学特性的参数。分析了球载无线电探空长期数据,探讨了中国5个典型沿海地区风速、风向的变化规律,给出了风速、风向平均廓线和相应高度统计不确定度;建立了风速、风向廓线模型函数,并借助遗传算法确定了拟合系数。结果表明:5个典型沿海地区的风速廓线主要分为两类形态,风向廓线主要分为三类形态;所建立的风速、风向模型与探空数据平均廓线的平均相对偏差分别小于3.29%和2.70%;风速、风向不确定度均具有季节、地区变化特征。所建立的模型能够服务于激光大气传输等工程应用。 展开更多
关键词 大气光学 廓线模型 遗传算法 风速 风向
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格尔木地区整层大气臭氧浓度激光外差测量与反演研究 被引量:4
17
作者 黄俊 黄印博 +3 位作者 卢兴吉 曹振松 齐刚 袁子豪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期57-65,共9页
搭建了便于外场观测的3.3μm激光外差光谱仪,实测其光谱分辨率为0.004 cm^(-1)。利用该设备测量了青海格尔木地区整层大气臭氧的吸收光谱,并结合最优估算法反演了该地区的臭氧浓度。测量期间,格尔木地区臭氧柱浓度均值约241.7 DU,且浓... 搭建了便于外场观测的3.3μm激光外差光谱仪,实测其光谱分辨率为0.004 cm^(-1)。利用该设备测量了青海格尔木地区整层大气臭氧的吸收光谱,并结合最优估算法反演了该地区的臭氧浓度。测量期间,格尔木地区臭氧柱浓度均值约241.7 DU,且浓度随观测时间呈上升趋势,上升速度约4 DU/h。结果表明,该激光外差光谱仪结合最优估算法能够实现高海拔地区整层大气臭氧浓度的测量,在环境、气象及激光大气传输等研究领域具有重要的应用前景。 展开更多
关键词 激光外差 仪器线型函数 最优估算法 臭氧 柱浓度
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深度湍流条件下激光往返传输漂移特性的实验探究
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作者 李昕淼 梅海平 +3 位作者 张骏昕 李艳玲 邓涵凌 陶志炜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期173-182,共10页
为探究深度湍流条件下激光往返传输的漂移特性,基于修正的Rytov理论,推导了深度湍流条件下光束漂移角方差表达式。搭建了折返路径激光成像探测系统,实验获取了1 km和7 km传输路径上不同时段激光光斑的回波图像和大气相干长度。利用回波... 为探究深度湍流条件下激光往返传输的漂移特性,基于修正的Rytov理论,推导了深度湍流条件下光束漂移角方差表达式。搭建了折返路径激光成像探测系统,实验获取了1 km和7 km传输路径上不同时段激光光斑的回波图像和大气相干长度。利用回波图像计算了漂移角均方差及其各向异性因子并与理论对比。结果表明:漂移角均方差和大气相干长度随时间变化具有明显周期性,两者变化同步,但趋势相反。1 km传输路径上,漂移角均方差在2~24μrad之间波动。而7 km传输路径上漂移角均方差在4~26μrad之间波动。通过对比Kolmogorov理论、Von Karman理论、Exponential理论和修正的Rytov理论模型下漂移角均方差与实测值的相对偏差发现:基于Von Karman理论的模型与1 km传输路径上漂移角均方差的实测值更为吻合,平均相对偏差约为18.20%,基于修正Rytov折射率功率谱理论的模型与7 km传输路径上漂移角均方差的实测值更为吻合,平均相对偏差约为21.09%。在1 km和7 km传输路径上,漂移特性均随着大气相干长度的减小而趋于各向同性。相关实验结果进一步揭示了深度湍流下往返路径传输激光漂移的机理,对于长距离空间光通信维持稳定通信链路具有一定参考价值。 展开更多
关键词 深度湍流 折返路径 激光光斑 漂移角均方差 大气相干长度
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东亚及西太平洋地表温度时空模态分析及预测研究 被引量:2
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作者 唐超礼 陶鑫华 +2 位作者 魏圆圆 戴聪明 魏合理 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期183-192,共10页
地表温度(land surface temperature,LST)是地球表面(海洋和陆地)水循环和大气环境互通的重要参数,也是海、陆能量传输的重要体现。本文利用2003—2020年卫星反演的LST数据,通过M-K(Mann-Kendall)突变检验、线性回归、经验正交分解(empi... 地表温度(land surface temperature,LST)是地球表面(海洋和陆地)水循环和大气环境互通的重要参数,也是海、陆能量传输的重要体现。本文利用2003—2020年卫星反演的LST数据,通过M-K(Mann-Kendall)突变检验、线性回归、经验正交分解(empirical orthogonal function,EOF)等方法分析LST时空模态特征,并运用季节自回归移动平均(seasonal autoregression integrated moving average,SARIMA)模型预测LST的变化趋势。发现春、秋、冬三季沿海温度高,内陆温度低,由南向北(10°N—60°N),由东向西(70°E—140°E)递减;而夏季相反。EOF第一模态贡献率为29.58%,空间分布以昆仑山脉、秦岭为分界线。预计2020年以后,LST的变化范围在–5~35℃。结果表明:(1)由于纬度的增加及海陆位置的差异,导致日本的LST幅度小,蒙古国的LST幅度大,其余地区变化幅度平稳;(2)春、秋季温差不大,夏、冬季温差大,主要原因是太阳辐射;其次,季风气候显著。内陆高山多,沿海平原多,陆地升温效应小于水体的降温效应也会影响温差;(3)东亚及西太平洋地区LST的变化与人类活动、火山爆发等事件有关。 展开更多
关键词 地表温度 时空变化 经验正交分解 M-K突变检验
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基于深度学习的合成孔径成像系统共共相误差检测研究综述 被引量:1
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作者 马慧敏 檀磊 +4 位作者 张京会 张鹏飞 宁孝梅 刘海秋 高彦伟 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期927-941,共15页
光学合成孔径成像系统是利用多个小口径望远镜排列成稀疏孔径阵列来增大系统等效口径,从而实现大口径光学系统的高分辨成像效果。子孔径间的共相误差探测是实现合成孔径系统高分辨率成像的重要前提,该技术一直是该领域研究人员关注的焦... 光学合成孔径成像系统是利用多个小口径望远镜排列成稀疏孔径阵列来增大系统等效口径,从而实现大口径光学系统的高分辨成像效果。子孔径间的共相误差探测是实现合成孔径系统高分辨率成像的重要前提,该技术一直是该领域研究人员关注的焦点之一。新兴的人工智能及大数据技术为合成孔径成像系统共相误差探测提供了新思路和开辟了新方向。本文在简要回顾合成孔径成像系统共相误差探测方法的基础上,介绍和分析了近年来深度学习技术在合成孔径成像系统共相误差探测方面的研究进展,并对未来发展方向进行了总结和展望。 展开更多
关键词 大气光学 合成孔径 共相误差检测 深度学习 卷积神经网络
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