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载波调制型大气光学湍流光纤测量系统的实验研究 被引量:2
1
作者 梅海平 郝磊 饶瑞中 《大气与环境光学学报》 CAS 2008年第5期321-325,共5页
介绍了利用载波调制型光纤Mach-Zehnder干涉仪测量大气光学湍流折射率起伏的原理,给出了载波调制信号的解调方法。实验研究表明,该系统测量大气折射率起伏方差的噪声水平为2.5×10^(-16)。在真实的大气环境下,通过与传统温度脉动仪... 介绍了利用载波调制型光纤Mach-Zehnder干涉仪测量大气光学湍流折射率起伏的原理,给出了载波调制信号的解调方法。实验研究表明,该系统测量大气折射率起伏方差的噪声水平为2.5×10^(-16)。在真实的大气环境下,通过与传统温度脉动仪的对比测试分析表明,两者的探测结果无论在量级上还是在变化趋势上都有很好的一致性,这标志着大气湍流的光纤测量技术已初步迈入实用阶段。 展开更多
关键词 大气光学湍流 折射率起伏 光纤Mach—Zehnder干涉仪 调制解调
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近地面大气光学湍流外尺度的实验研究 被引量:3
2
作者 王倩 梅海平 +1 位作者 钱仙妹 饶瑞中 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期241-247,共7页
分析了含有外尺度的Von-Karman湍流空间相关函数模型,并利用光纤湍流空间传感阵列的实测数据,根据拟合算法获得了大气光学湍流空间外尺度的值及日变化,对模型的适用性进行了实验验证.将空间相关函数理论与空间多点同步测量的数据相结合... 分析了含有外尺度的Von-Karman湍流空间相关函数模型,并利用光纤湍流空间传感阵列的实测数据,根据拟合算法获得了大气光学湍流空间外尺度的值及日变化,对模型的适用性进行了实验验证.将空间相关函数理论与空间多点同步测量的数据相结合,尽可能清晰地展现了几种适合用相关函数描述的湍涡尺度.结果表明,在1.8 m的草地上,大气光学湍流的外尺度呈现出白天较大、夜间较小的日变化趋势,正午前后均值约为0.44 m,夜间约为0.3 m.有三点需要说明:其一,当两点间距恰好等于外尺度时,其空间相关系数为0.26,当两点间距超过外尺度之后,仍具有一定的相关性;其二,积分尺度代表了湍涡尺度的平均值,该值略小于外尺度;其三,湍涡的最大尺度所对应的湍流空间相关性为0,其值略大于外尺度.不难发现:湍涡三种尺度的日变化与湍流强度的日变化趋势非常相似.以空间布点探测的方法获取湍流特征尺度,结果直观,而且能够直接验证湍流空间相关函数模型,所以可在一定程度上促进湍流空间结构特性的研究. 展开更多
关键词 大气光学湍流 空间相关函数 外尺度
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利用大气能见度获取多波长气溶胶光学特性 被引量:23
3
作者 韩永 饶瑞中 王英俭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期265-269,共5页
介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先,由能见度求出波长0.55μm的大气消光系数,在减去大气分子的消光系数后得到0.55μm气溶胶的消光系数,使用Mi... 介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先,由能见度求出波长0.55μm的大气消光系数,在减去大气分子的消光系数后得到0.55μm气溶胶的消光系数,使用Mie散射理论求出气溶胶粒子的数密度;因为同一时间大气状态下气溶胶的数密度是不变的,所以再次使用Mie散射理论即可得到其他波长下气溶胶的光学特性。以1.06、1.536、3.75μm为例,给出了合肥2003年近地面层的气溶胶光学特性,该方法对于研究大气环境和大气中光传输模式具有重要意义。 展开更多
关键词 大气光学 气溶胶 散射系数 吸收系数
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大气光学湍流对光电探测器性能的影响 被引量:18
4
作者 朱文越 马晓珊 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期354-358,共5页
采用激光闪烁仪和超声风速计对沿海某地冬、夏季的大气光学湍流和风速进行了较长时期的测量,得到了其平均的统计特征。并据此分析了大气折射率结构常数的累积出现概率为50%和90%时大气湍流对光电探测器性能的影响。结果表明:(1)对于水... 采用激光闪烁仪和超声风速计对沿海某地冬、夏季的大气光学湍流和风速进行了较长时期的测量,得到了其平均的统计特征。并据此分析了大气折射率结构常数的累积出现概率为50%和90%时大气湍流对光电探测器性能的影响。结果表明:(1)对于水平传输,大气湍流对短波和中波红外成像系统的影响随着传输距离或湍流强度的增加而超过系统的衍射受限占主要地位,对长波红外告警系统的影响可以忽略。(2)对于斜程传输,大气湍流的影响随天顶角的增加而增加,在天顶角小于60°的情况下,大气湍流对系统性能影响的变化不超过45%;而在天顶角超过60°之后,大气湍流的影响迅速增加,其影响最大可以超过3倍。 展开更多
关键词 大气湍流 红外探测器 调制传递函数 分辨率
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不同地区大气光学湍流内外尺度测量 被引量:10
5
作者 梅海平 吴晓庆 饶瑞中 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期362-366,共5页
用光学湍流参数自动测量系统对内陆地区和沿海地区光学湍流内外尺度进行了大量的实验观测。分析了湍流尺度的日变化规律,给出了其频数分布。结果表明:两地内尺度的均值为十几mm,外尺度的均值约为2 m;内陆地区内尺度日变化趋势较为复杂,... 用光学湍流参数自动测量系统对内陆地区和沿海地区光学湍流内外尺度进行了大量的实验观测。分析了湍流尺度的日变化规律,给出了其频数分布。结果表明:两地内尺度的均值为十几mm,外尺度的均值约为2 m;内陆地区内尺度日变化趋势较为复杂,而外尺度的日变化趋势与湍流强度十分相似;沿海地区内外尺度与湍流强度均无明显关系。大气湍流尺度的大小和分布状态是随时间和空间变化的,因此,在估算实际大气湍流对光学系统的影响时,需要实测湍流尺度以便得到准确的结果。 展开更多
关键词 大气光学湍流 温度脉动 内尺度 外尺度
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用光纤准直耦合光路测量大气光学湍流 被引量:4
6
作者 梅海平 黄红莲 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期910-913,共4页
阐述了利用光纤准直器对组成的耦合光路的附加损耗产生的机理,证明大气湍流运动可引起该光路的附加损耗发生随机变化。根据湍流大气光传播原理,推导出了耦合光功率与光路参数和湍流参数关系式。分析表明:实际湍流大气造成的随机附加损... 阐述了利用光纤准直器对组成的耦合光路的附加损耗产生的机理,证明大气湍流运动可引起该光路的附加损耗发生随机变化。根据湍流大气光传播原理,推导出了耦合光功率与光路参数和湍流参数关系式。分析表明:实际湍流大气造成的随机附加损耗主要取决于湍流强度。实验验证了利用该光路可在很短的空气间隙内获得湍流强度的变化信息。 展开更多
关键词 光纤准直耦合 附加损耗 大气光学 湍流强度
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利用双角度光学粒子计数器测量大气气溶胶质量浓度 被引量:5
7
作者 李学彬 宫纯文 +1 位作者 李超 陈秀红 《大气与环境光学学报》 CAS 2008年第6期444-447,共4页
针对大气气溶胶质量浓度的测量在城市污染监测中的重要性,提出了利用双角度光学粒子计数器测量大气气溶胶质量浓度的方法,该方法利用气溶胶粒子体积谱和密度来计算气溶胶质量浓度,可以对不同粒径范围的气溶胶质量浓度进行计算,最后采用2... 针对大气气溶胶质量浓度的测量在城市污染监测中的重要性,提出了利用双角度光学粒子计数器测量大气气溶胶质量浓度的方法,该方法利用气溶胶粒子体积谱和密度来计算气溶胶质量浓度,可以对不同粒径范围的气溶胶质量浓度进行计算,最后采用2004年9月和2007年11月在北京测量的数据对计算的PM_(10)和PM_(2.5)进行验证,证明此方法是可行的。该方法对使用光学方法测量气溶胶质量浓度具有参考意义。 展开更多
关键词 大气光学 大气气溶胶 质量浓度 PM10 PM2.5
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利用中尺度天气预报模式预报大气光学湍流 被引量:9
8
作者 许利明 吴晓庆 王英俭 《大气与环境光学学报》 CAS 2008年第4期270-275,共6页
光学湍流的预报在光学工程应用中具有重要意义,而国内尚未开展这方面工作。简要介绍了中尺度天气预报模式MM5及其框架和坐标系统,并结合Dewan光学湍流参数化方法预报了合肥、库尔勒和东山48 h的折射率结构常数,给出了各个时刻的湍流廓... 光学湍流的预报在光学工程应用中具有重要意义,而国内尚未开展这方面工作。简要介绍了中尺度天气预报模式MM5及其框架和坐标系统,并结合Dewan光学湍流参数化方法预报了合肥、库尔勒和东山48 h的折射率结构常数,给出了各个时刻的湍流廓线和折射率结构常数时间剖面图。预报结果符合折射率结构常数随高度变化的量级和趋势的一般特征,但各地的廓线形状存在差异,简要分析了差异产生的原因。由于未有实测对比,结果还需要进一步的实验进行检验以便日后实际应用。 展开更多
关键词 中尺度天气预报模式 光学湍流 折射率结构常数
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光纤传感技术用于大气光学湍流测量 被引量:6
9
作者 梅海平 苑克娥 饶瑞中 《大气与环境光学学报》 CAS 2007年第1期1-5,共5页
简要回顾了几种常用的光学湍流洲量方法,分析了其适用条件和存在的主要问题。阐述了将光纤传感技术引入大气光学湍流测量领域的思想,并且提出了两种有望获得突破的技术方案,即光纤干涉法和光纤准直耦合法。实验研究表明,前者在2 cm的空... 简要回顾了几种常用的光学湍流洲量方法,分析了其适用条件和存在的主要问题。阐述了将光纤传感技术引入大气光学湍流测量领域的思想,并且提出了两种有望获得突破的技术方案,即光纤干涉法和光纤准直耦合法。实验研究表明,前者在2 cm的空气路径上,后者在10 cm的空气路径上即可获得明显的湍流信息。同时发现光纤系统的噪声和稳定性是制约研究进展的主要因素。 展开更多
关键词 光纤传感技术 大气光学湍流 测量方法
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气溶胶粒形光学测量技术的研究进展 被引量:3
10
作者 邵士勇 黄印博 +1 位作者 姚永帮 饶瑞中 《大气与环境光学学报》 CAS 2008年第1期1-10,共10页
气溶胶粒子的形状影响其光散射特性,粒形定量描述的重要性受到越来越多的关注。以光散射法和成像法总结了气溶胶粒形光学测量技术的进展,并在对比两者优缺点的基础上,从优势结合的角度探讨了粒形测量的新思路。
关键词 气溶胶粒子 形状测量 光散射 成像
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干旱地区大气光学特性对激光传输的影响分析(英文) 被引量:2
11
作者 吕炜煜 苑克娥 +1 位作者 胡顺星 王建国 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期142-148,共7页
分析干旱地区近地面8.0m高度处的温度、湿度、折射率结构常数、大气压强和能见度等参数的每月日变化情况,获取大气消光系数与大气湍流的可能变化特征,在此基础上,讨论波长为1.06μm的激光在大气环境条件下传输距离为1 000m和3 000m的可... 分析干旱地区近地面8.0m高度处的温度、湿度、折射率结构常数、大气压强和能见度等参数的每月日变化情况,获取大气消光系数与大气湍流的可能变化特征,在此基础上,讨论波长为1.06μm的激光在大气环境条件下传输距离为1 000m和3 000m的可能传输效果.结果表明:消光系数日变化起伏不大,各月的消光系数以冬季1月为最大,夏季7月最小,二者相差可达2倍,1 000m的平均透过率约是3 000m的1.16倍;冬季1月是湍流强度最弱的月份,春季4月和秋季10月是湍流较强的月份,3000m收到的湍流平均影响程度约是1 000m的1.95倍;从传输总体效果上来看夏季7月的21时左右传输效果最佳,不同传输距离的能量分布特性也不同. 展开更多
关键词 大气湍流 光传输 光吸收 光散射 激光应用 激光传输
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绵阳地区近地面层大气光学参数的测量与分析 被引量:3
12
作者 孙刚 翁宁泉 +1 位作者 肖黎明 徐小峰 《大气与环境光学学报》 CAS 2008年第1期11-15,共5页
利用大气光学参数测量系统对各种大气光学参数进行了实地测量,通过对实验数据的统计分析得出了绵阳地区近地面各种大气光学参数的初步变化特点,对绵阳地区的大气光学参数结构特性有了初步的认识,其结果为进一步进行激光传输和大气性质... 利用大气光学参数测量系统对各种大气光学参数进行了实地测量,通过对实验数据的统计分析得出了绵阳地区近地面各种大气光学参数的初步变化特点,对绵阳地区的大气光学参数结构特性有了初步的认识,其结果为进一步进行激光传输和大气性质的遥感探测及实际激光工程应用提供了有益参考。 展开更多
关键词 近地面层 大气光学参数 测量与分析
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大气光学湍流、模式与测量技术 被引量:11
13
作者 吴晓庆 《安徽师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第2期103-107,共5页
折射率结构常数是研究光波在大气中传播的一个重要物理量.本文介绍了大气光学湍流的描述方法,近地面层、边界层和自由大气层光学湍流模式,大气光学湍流廓线的测量方法,以及国内外在该领域研究的重要成果.
关键词 大气光学湍流 模式 测量技术
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双角度光学粒子计数器标定研究 被引量:1
14
作者 李学彬 徐青山 高亦桥 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期337-338,340,共3页
针对光学粒子计数器的标定对其测量精度的重要性,根据球形粒子的Mie散射理论对双角度光学粒子计数器的标定进行了研究,对标定过程中的一些现象进行了理论分析。通过对它们的研究以及对标定的分析可以对双角度光学粒子计数器测量数据的... 针对光学粒子计数器的标定对其测量精度的重要性,根据球形粒子的Mie散射理论对双角度光学粒子计数器的标定进行了研究,对标定过程中的一些现象进行了理论分析。通过对它们的研究以及对标定的分析可以对双角度光学粒子计数器测量数据的合理性进行判断,这对光学粒子计数器的研制和标定是很有意义的。 展开更多
关键词 大气气溶胶 双角度光学粒子计数器 标定
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远海海面大气光学湍流实验测量 被引量:2
15
作者 王倩 梅海平 +3 位作者 李玉剑 邵士勇 李学彬 饶瑞中 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期171-177,共7页
将光纤湍流测量系统搭载于我国的"远望号"航天测量船,首次实现了远海海面大气光学湍流的空间多点同步测量,初步获得了远海海面大气光学湍流的基本特征和定量数据.测量共进行了37天,测量数据处理包括大气光学湍流强度的统计分... 将光纤湍流测量系统搭载于我国的"远望号"航天测量船,首次实现了远海海面大气光学湍流的空间多点同步测量,初步获得了远海海面大气光学湍流的基本特征和定量数据.测量共进行了37天,测量数据处理包括大气光学湍流强度的统计分析、采用Greenwood湍流空间相关函数模型对实测的光学湍流空间相关函数进行非线性拟合从而获得湍流的空间外尺度,以及采用分段拟合算法获取光学湍流的功率谱标度指数.结果表明:海面大气光学湍流强度中等偏弱,且无明显规律性的日变化趋势;空间外尺度较小,约为0.2—0.3 m;湍流谱标度指数符合-5/3次方的概率均为25%左右,低于相应的近地面概率. 展开更多
关键词 海洋大气光学 湍流强度 空间外尺度 功率谱标度指数
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湍流强度对激光大气传输及其自适应光学校正的影响 被引量:1
16
作者 葛筱璐 黄印博 范承玉 《大气与环境光学学报》 CAS 2006年第4期27-32,共6页
利用激光大气传输及其相位校正四维程序,计算了不同的发射和传输条件对平台聚焦光束水平大气传输及其自适应光学校正的影响。结果表明:自适应光学系统开环时,在弱湍流效应条件下,以D/r_0为特征参量可以很好地表征湍流效应的强弱,SR值... 利用激光大气传输及其相位校正四维程序,计算了不同的发射和传输条件对平台聚焦光束水平大气传输及其自适应光学校正的影响。结果表明:自适应光学系统开环时,在弱湍流效应条件下,以D/r_0为特征参量可以很好地表征湍流效应的强弱,SR值满足关系式SR=exp[-0.2(D/r_0)2],不考虑系统像差时,光束质量因子满足关系式β2=1+1.2(D/r_0)2;随着湍流强度或传输距离的增加,要考虑闪烁效应和相位不连续性对光束质量的影响,以D/r_0为特征参量就不足以表征湍流效应的强弱。另外,对于不同的发射和传输条件,自适应光学系统对激光大气传输的校正范围是不同的,且存在一阈值,条件不同其阈值是不同的。 展开更多
关键词 自适应光学 湍流效应 数值模拟 激光传输
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消光测量反演北京地区整层大气气溶胶光学厚度与可降水量 被引量:4
17
作者 徐青山 李学彬 +1 位作者 李琛 胡欢陵 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期20-24,共5页
对北京地区2004年冬、夏季大气进行消光测量,反演出整层大气气溶胶光学厚度、混浊度系数与Angstrom波长指数,从红外940nm波段反演出整层大气可降水量.分析了整层大气日平均可降水量、500nm气溶胶光学厚度、混浊度系数与气溶胶粒子数密... 对北京地区2004年冬、夏季大气进行消光测量,反演出整层大气气溶胶光学厚度、混浊度系数与Angstrom波长指数,从红外940nm波段反演出整层大气可降水量.分析了整层大气日平均可降水量、500nm气溶胶光学厚度、混浊度系数与气溶胶粒子数密度之间的关系. 展开更多
关键词 气溶胶 可降水量 太阳光度计
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双散射角光学粒子计数器的研制 被引量:13
18
作者 李学彬 高亦桥 +2 位作者 魏合理 纪玉峰 胡欢陵 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1528-1534,共7页
为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量。利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率... 为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量。利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率敏感又不线性相关。然后,利用气溶胶折射率对两个散射角系统敏感性的差异来反演气溶胶折射率。最后,利用该仪器对大气气溶胶谱分布以及折射率进行实际测量。与TSI公司黑炭仪和浊度计测量的吸收系数和散射系数对比表明,双散射角光学粒子计数器测量气溶胶折射率和谱分布结果合理,测量误差<20%,可以满足同时测量气溶胶粒子谱分布和折射率的需要。 展开更多
关键词 光学粒子计数器 双角度光学粒子计数器 气溶胶 折射率 谱分布
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用常规气象参数估算光学湍流廓线方法的比较 被引量:9
19
作者 许利明 吴晓庆 王英俭 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期53-57,共5页
采用美国SPARC数据中心提供的高分辨率无线电探空数据,运用Tatarski公式,对由外尺度或湍流能量耗散率结合常规气象参数估算的折射率结构常数结果进行了比较,间接证明了Sterenborg将外尺度选取1 m时的合理性。并比较了Coulman和Dewan两... 采用美国SPARC数据中心提供的高分辨率无线电探空数据,运用Tatarski公式,对由外尺度或湍流能量耗散率结合常规气象参数估算的折射率结构常数结果进行了比较,间接证明了Sterenborg将外尺度选取1 m时的合理性。并比较了Coulman和Dewan两个外尺度经验公式估算的折射率结构常数。对比分析表明:利用外尺度或湍流能量耗散,结合常规气象参数,都能够估算出折射率结构常数。因湍流能量耗散率观测十分困难,该方法的合理性和代表性需待实验检验。Coulman的外尺度公式只是简单的经验公式,其普适性也需实验检验。而Dewan的外尺度公式中含有实测风速参数,由对流层和平流层不同区域的外尺度公式估算的折射率结构常数相对合理。 展开更多
关键词 光学湍流 常规气象参数 估算方法 折射率结构常数 湍流廓线模式
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大气气溶胶粒子折射率虚部反演方法研究 被引量:7
20
作者 李学彬 宫纯文 +2 位作者 黄印博 魏合理 胡欢陵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期401-404,共4页
提出了反演折射率虚部的方法.以光散射为原理的粒子计数器测量光学等效直径,其结果受折射率虚部的影响较大;以粒子飞行时间为原理的粒子计数器测量空气动力学直径,其结果不受折射率虚部的影响.利用两种仪器的测量结果受折射率影响的差... 提出了反演折射率虚部的方法.以光散射为原理的粒子计数器测量光学等效直径,其结果受折射率虚部的影响较大;以粒子飞行时间为原理的粒子计数器测量空气动力学直径,其结果不受折射率虚部的影响.利用两种仪器的测量结果受折射率影响的差异来反演大气气溶胶的折射率虚部.通过与其它独立的测量结果对比表明,该方法反演气溶胶折射率虚部是合理的. 展开更多
关键词 大气气溶胶 粒子计数器 折射率虚部
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