随机分布多粒子侧向散射光偏振特性分析

为了研究随机分布的复合多粒子侧向散射光偏振度和粒子直径大小之间的关系,采用直径0.22μm或0.494μm的粒子与过滤的蒸馏水混合构成不同浓度的悬浮液,作为研究粒子侧向散射光偏振特性散射介质的实验方法,进行了理论分析和实验验证,取得了直径0.22μm的粒子侧向散射光强在不同深度、不同角度的偏振度和直径0.22μm或0.494μm的粒子在3种浓度中侧向散射中水平偏振度、垂直偏振度的数据。结果表明,粒子侧向散射光的退偏振对粒子直径的变化非常敏感,直径小的粒子其散射光水平方向偏振度远大于直径大的粒子,而其散射光垂直方向的偏振度却远小于直径大的粒子。这一结果对多粒子存在状况下的粒子直径检测是有帮助的(尤其适用于粒子直径小于1μm的情况)。     

干涉粒子成像技术可测粒径上限分析

从实验上研究了干涉粒子成像技术（IPI）的最大可测粒子尺寸。分析了同一视场中不同物面导致的物距变化对IPI最大可测粒径的影响。搭建了单光束照射的IPI实验系统，对粒子直径为51μm和110μm的聚苯乙烯混合粒子场进行测量，分析了同一视场内不同采集区域的最大可测粒径。实验结果表明，IPI技术最大可测粒径受实验系统物距影响，对于一固定参数的实验系统，同一视场内不同采集区域的最大可测粒径不同。     

粒子动态分析仪(PDA)测量湍流场时散射粒子的选择

应用激光技术测量流场时需要合适的散射粒子。本文研究了激光三维粒子动态分析仪测量湍流流场时,如何选择合适散射粒子的问题。实验结果表明,散射粒子的合理选择是保证测量精度的重要措施之一。在测量强脉冲湍流场时,应选用密度小,直径小且折射率大的粒子作为散射粒子。选择合适的粒子播散浓度。     

随机分布群体粒子场侧向散射光偏振度研究

由直径0.22μm或0.494μm的粒子与过滤的蒸馏水混合构成不同浓度的悬浮液,作为研究粒子侧向散射光偏振特性的散射介质.实验结果表明,粒子侧向散射光的退偏振对粒子直径的变化非常敏感：直径小的粒子其侧向散射光水平方向偏振度远大于直径大的粒子,而其侧向散射光垂直方向的偏振度却远小于直径大的粒子.     

多粒子场侧向散射总光强性质研究

对线偏振光入射到群体粒子场时侧向散射光的总光强特性进行了实验研究,散射介质为直径分别为0.065,0.123,0.220,0.360,0.494和1.240μm的粒子与过滤的蒸馏水所构成的不同体积分数的悬浮液。研究结果表明,粒子侧向散射光的总光强相对散射角的变化,受粒子直径变化影响较大,且其变化程度随粒子直径的减小(1.240~0.123μm)而变得更明显;而当粒子直径进一步减小时(0.123~0.065μm),则此变化又趋于平缓。而总散射光强相对散射角的变化受粒子浓度和探测深度的影响则很小,没有粒子直径变化的影响大,但在探测平面内总散射光强相对散射角始终呈现对称分布的特性。     

基于霍夫变换的数字全息粒子尺寸测量

提出一种基于霍夫(Hough)变换的数字全息粒子尺寸测量方法.该方法是先对粒子场全息图的数字再现像进行聚焦像合成、图像边缘提取处理后,再通过Hough变换圆检测得到粒子尺寸大小和位置信息,实现粒子信息的测量.分别对2D粒子场和3D粒子场进行了计算机模拟,并以直径为90μm标准粒子为研究对象进行了实验研究,测量绝对误差为6μm.研究结果证明了该方法的可行性.     

圆偏振光和线偏振光散射特性分析与比较

本文对圆偏振态和线偏振态两种光束在激射粒子场散射中的散射特性进行了对比和分析。散射粒子直径分别为：1．24μm、0．494μm、0．36μm、0．123μm、0．065μm。以粒子与水技不同比例混合液，作为散射粒子场．所得结果表明，散射光强度总是相对入射光束的偏振面呈对称分布；散射光强度对散射粒子大小敏感而与入射光偏振态无关；散射光中垂直偏振分量在两种光入射下存在完全不同的状态分布。     

复合粒子场散射特性的Mueller矩阵表示

研究了偏振光入射到5种不同粒子大小、2种不同浓度的复合粒子场后散射强度分布,并用Mueller矩阵来描述复合粒子场的散射特性。     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。     

应用光散射法测量雾化场粒子尺寸分布的研究

本文介绍一种测量油喷嘴雾化场粒径分布的光散射方法。它是利用雾化粒子对入射光的吸收和散射特性,通过测量前向三角度上的散射光能,从而反演出雾化粒子的尺寸分布。为了快速、准确地反演出雾化粒子分布,本文推导出一种用于该问题的迭代算法。另外,有迭代算法的程序设计中还引入了矩阵理论及并行运算的思想,这使得计算光散射强度函数的运算速度得到大大的提高。文中最高发表了有关该算法的数值模拟结果,以及实际测量超声波喷嘴所产生的燃油雾化粒尺寸分布的数据。     

Linear Polarization Components of Scattered 90°

ＬｉｎｅａｒＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＳｃａｔｅｒｅｄ９０°①ＣＨＥＮＹＲ，ＷＡＮＧＪＷ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＯｐｔｉｃａｌＥｎｇ．，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０...     

激光法测量湍流流场时散射粒子的选择

激光技术测速时需要有合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪(PDA)测量湍流流场时选择合适的散射粒子的问题。试验结果和理论分析表明:(1)散射粒子的特性参数是影响测速精度的重要因素;(2)在湍流度较高的流场中测量时应尽可能选择直径小、密度低、折射率大的粒子作为散射粒子,而且粒子散播的浓度要合适。     

二维非球形粒子随机介质中光场的传输特性

研究了散射粒子形状改变对光波在二维随机介质系统中的传输情况的影响。基于整体散射效应模型,建立了非球形粒子作为散射粒子的二维随机介质的模型。构建了模型的Maxwell方程,采用非均匀网格划分的时域有限差分(FDTD)方法解Maxwell方程,得到了TM模在非球形粒子二维随机介质模型中的传输及空间分布。采用快速傅里叶变换(FFT)对仿真获得的数据进行频谱变换,得到光波在频域上的发射谱。与以往的研究相比较,仿真结果表明,在非球形粒子系统中,光波的电场强度与球形粒子系统中电场强度随着散射粒子浓度的增加而增加不同,而是出现振荡的现象;发射谱显示,非球形粒子系统的模式竞争强于球形粒子系统,更易于实现模式选择。     

基于加权累积量的纳米颗粒反演算法

结合传统累积量法和Frisken累积量法,提出了一种加权累积量纳米颗粒反演算法,以减小反演过程中相关时间对测量的影响。采用动态光散射纳米颗粒测量实验平台对90 nm和190 nm的乳胶颗粒进行了测量,通过传统累积量法、Frisken累积量法和文中提出的加权累积量法对颗粒粒径进行反演。实验结果表明:传统累积量法在相关时间变长、相关函数到达零位附近后,颗粒粒径误差和标准方差变大趋势明显;Frisken累积量法在相关时间较小的情况下,其反演的颗粒粒径误差和标准方差较大;而加权累积量法继承了传统累积量运算量小的特点,同时也克服了以上2种算法的缺点,在全局均有较好的反演结果。     

室内气溶胶颗粒物沉积特性的实验研究

气溶胶对室内空气品质的影响日益受到重视,可吸入颗粒物和其可能携带的病毒对人体的健康造成直接威胁。为了深入了解气溶胶颗粒在室内的沉降与扩散规律,有必要通过实验对不同粒径颗粒在不同换气次数下的浓度衰减规律进行研究。研究发现:对于粒径在0.3μm以上的颗粒,随着粒径的增加,颗粒沉积衰减系数值总体上呈上升趋势;随着室内换气次数的增加,各个粒径颗粒的沉积衰减系数趋于一致。     

折射率和粒子尺度对大气气溶胶光散射特性的影响

采用Mie散射方法计算了小尺度范围内,0.65 m波长大气气溶胶粒子光学特性与折射率、粒子尺度参数的关系,并分析了折射率虚部对气溶胶粒子散射相函数的影响。结果表明:在小尺度范围内,气溶胶粒子散射特性受折射率、尺度参数影响较大,折射率实部和尺度参数对消光效率因子等非散射角散射参量的影响存在一定程度的对称性。同时还发现,在特殊散射角位置,无论对于单粒子还是对于多分散粒子群系统,气溶胶粒子（群）的散射相函数与折射率虚部基本无关,不同折射率虚部的散射相函数在前向散射方向存在交点,交点位置随粒子尺度参数的变化基本为高斯分布。随着粒子尺度参数的增大,交点位置向前向小角方向移动,并逐步趋于离散。这一结论对了解大气气溶胶粒子的散射效应具有一定的参考意义。     

基于等效球形颗粒数的颗粒物质量浓度算法

从Mie散射理论出发,推导了粒子计数器(OPC)测量球形颗粒物质量浓度的计算公式.考虑非球形颗粒,从颗粒群粒度分布概念出发,提出了统计意义上的等效球形颗粒数概念,给出了非球形颗粒物质量浓度的理论公式,并利用该理论公式阐明了OPC测量非球形颗粒物质量浓度计算公式的合理性,进而给出了基于等效球形颗粒数的悬浮颗粒物的质量浓度算法.实验结果表明,该算法的质量浓度计算值与实际值十分吻合,因而为实现OPC在线测量悬浮颗粒物的质量浓度提供了一种可行途径.     

0.55 µm 激光在复杂组分雾霾中的散射传输特性

基于典型雾霾粒子的消光、吸收、散射截面、不对称因子参量和粒径分布函数的分析, 运用蒙特卡罗方法研 究了不同组分、不同混合方式的雾霾介质中波长 0.55 µm 激光的传输散射特性, 比较了典型污染物颗粒介质对光的透 射率影响。研究表明, 同等浓度下, 硫酸铵介质对光的透射率最高, 碳溶胶介质的透射率最低, 且雾霾的透射率小于灰 霾透射率。此外, 对不同混合状态簇团粒子组成介质的透射率比较分析表明, 典型污染物粒子外混合状态和内混合状 态对光的衰减性几乎相同, 而雾霾介质中水组分的分布对光的透射率有明显的影响。     

海盐颗粒物光散射特性的理论和实验研究

以海洋区域大气中主要的无机盐颗粒物NaNO_3和NaCl为例,研究大气中α-蒎唏与O_3光化学反应生成的低挥发性二次气溶胶(SOA)包覆无机盐颗粒物后,对其光散射性质的影响。采用TSI 3563积分浊度仪测量包覆前后的气溶胶颗粒物对450 nm,550 nm和700 nm光的散射能力,同时采用经典的Mie核-壳双层结构光散射理论预测光散射系数。研究结果表明,当SOA包覆层的厚度相对于无机盐颗粒物的直径非常小时,采用Mie核-壳理论模型能够很好地预测有机包覆层对核光散射性质的影响。当无机盐颗粒物的直径一定、有机物的相对含量增加时,光散射能力将会降低,相对于纯的盐颗粒物,这将减轻它们对能见度的影响,但是也会抵消由于温室气体引起的对流层变暖。