非视线紫外光大气散射特性研究

CIOMP OpenIR

	非视线紫外光大气散射特性研究
	王晓芳
学位类型	硕士
导师	张新
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	紫外光单次散射多次散射蒙特卡洛方法指向概率法
摘要	大气为人类的生存和发展提供了极大的保障,对大气的研究一直是气象学和空气动力学研究的重要内容。现在用于测量空气速度、密度等特性的激光雷达的原理是利用空气的后向散射光并对其进行处理。对于气溶胶含量较高的大气,我们可以采用波长为10.6μm、2μm、1.06μm的激光来进行探测,但对于气溶胶含量微少的大气,我们要通过探测分子散射回来的激光来进行相关计算。为了提高散射光强并提高信噪比,我们采用266nm的“日盲”紫外光作为工作波长。本论文围绕紫外光在大气中的散射问题展开创新性的理论研究,运用单次散射模型和多次散射模型模拟分析了在不同工作模式及不同大气环境下非视距紫外光的散射传输特性,并对模型进行了优化。其中主要工作如下:一依据瑞利散射理论,研究了特定粒子的瑞利散射系数和波长的关系。根据米氏散射理论,将气溶胶尺寸参数对米氏散射系数的影响进行了研究,针对不同的大气环境确定各散射系数的大小以及各散射所占的比例。二基于单次散射模型,首先研究了共面和非共面的相关理论。对于不同的收发距离、收发仰角、收发半角对探测器探测到的通量密度和能量密度的影响进行研究。然后针对同轴激光雷达将单散射模型进行了改进简化。运用单次散射模型分析了紫外光的脉冲响应特点,并研究了链路损耗。三基于多次散射模型,首先研究了蒙特卡罗方法直接模拟光子传输的问题,然后利用指向概率法对直接模拟方法进行改进,并运用指向概率法模拟了不同的收发距离、收发仰角、收发半角以及不同的天气条件,比较了单次散射模型和多次散射模型的模拟结果,并指出各模型的优缺点。基于多次散射模型分析了收发轴偏转角以及分子散射比对模拟结果的影响。对于以上问题的研究主要体现在探测器探测到的脉冲响应以及能量密度两个物理量上,通过对脉冲响应特性和链路损耗的研究,得到了紫外光在大气中散射传输的特性。这些研究为以后激光雷达探测系统的设计提供了理论支持,具有一定的实际参考价值。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61580
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王晓芳. 非视线紫外光大气散射特性研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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非视线紫外光大气散射特性研究.caj（3224KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文