后向散射式能见度测试仪测量1064nm波长激光大气传输消光系数研究

激光传输特性的研究可以为光电探测和通信系统的性能提供依据.采用后向散射式能见度测量仪测量后向散射回波能量,经过计算得出激光在大气中传播的消光系数.对不同能见度和天气条件下激光消光系数进行大量试验测量,得出统计规律,并与理论相比较,结果相符.     

激光后向散射式能见度测量仪的理论分析与实现

文章采用后向散射能见度测量法,通过测量激光在大气传输过程中产生的后向散射信号,计算大气的消光系数,从而得出大气能见度值,从硬件和软件上设计,并进行了实验.     

考虑多次散射影响的斜程能见度反演方法研究

提出了一种在低能见度天气条件下考虑多次散射影响时激光雷达反演斜程能见度的组合算法。首先,根据Koschmieder定律构建能见度方程,确定斜程能见度与大气光学厚度的依赖关系;其次,根据多次散射激光雷达方程采用双仰角法反演大气光学厚度,并采用半解析Monte Carlo法计算多次散射对单次散射比值;最后,求出考虑多次散射影响时的斜程能见度。使用地基激光雷达垂直探测进行斜程分解的回波信号数据,进行了实验验证。结果表明,在能见度小于1km时,考虑与未考虑多次散射影响的斜程能见度相对误差达9%,并且随着能见度的降低,多次散射对单次散射比值逐渐增大,多次散射作用增强。因此,研究低能见度天气条件下,多次散射的影响是非常必要的。     

前向散射型能见度仪的研制

前向散射能见度仪测量前向散射光强度,确定大气的消光系数,进而获得大气的能见度值。基于上述原理,考虑雾天大气散射特性,研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较,给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。     

基于光散射技术的两种能见度探测方法的比较分析

为了提高大气能见度的仪器探测水平,并验证自行研制的车载式拉曼激光雷达探测大气水平能见度的可靠性,使用1种基于可见光波段的前向散射能见度仪,与基于后向散射原理的拉曼激光雷达进行了联合试验,对两者测量结果,进行了分析和讨论,结果表明这两种探测手段具有较高的相关性.同时,通过对前向散射原理的探讨,为能见度仪的国产化提供了参考,也检验了国内首台车载式拉曼激光雷达在测量能见度方面的可靠性,扩展了它的应用领域.     

红外波在沙尘暴中的后向散射增强

为了提高沙尘暴中红外系统的精度,应用电磁波在离散随机介质中传播的多重散射理论,分析红外波在沙尘暴中传播时的后向散射增强机理,给出了沙尘暴单位体积的粒子数随能见度变化的关系式,对于可见到远红外波,研究其在不同能见度的沙尘暴中传播时的多重散射效应引起的后向散射增强。结果表明对于不同波长的波,其后向散射增强不同。沙尘暴的能见度越低,后向散射增强越显著。不同类型的沙尘暴,粒子尺度分布不同;在一定能见度时,单位体积中粒子数越多的沙尘暴,后向散射增强越大;在一定的粒子数密度时,含大粒子数越多的沙尘暴,后向散射增强越显著,尤其是波长较长波的后向散射增强更明显。即,沙尘暴的能见度越低,单位体积中的粒子数越多,包含较大粒子数目较多时,后向散射和增强就越显著,则对红外系统的影响就越严重。     

利用近场、远场激光后向散射反演能见度的新算法

报道了一种综合激光近场回波修正信号与远场信号计算大气均值消光系数并反演大气能见度的新算法.该算法与传统的仅利用远场信息计算大气能见度的方法相比,利用了更多高信噪比信息并提供了传统算法所不能提供的近场信息.利用此算法,自行研制便携式激光后向散射大气能见度测量仪样机一套,通过大量外场试验证明了该算法的有效性及可靠性.     

多次散射影响下激光大气透射仪测量误差研究

针对多次散射影响激光大气透射仪的测量精度问 题,提出了不同能见度条件下的激光大气透射仪受 基线长度、接收机视场角以及多次散射影响的误差分析模型。首先,通过Monte Carlo 法和 Bouguer-Lamber 定律计算了消除和未消除多次散射的大气透过率;其次,根据仿真结果,对不同能见度条 件下多次散射 影响程度进行分析;最后,结合可变基线与可变接收机视场角的透射仪工作原理,给出能见 度误差分析模 型。结果表明,应用激光大气透射仪进行能见度测量时,能见度越低,多次散射对测量精度 的影响越严重, 选取适当的基线长度和接收机视场角对减小多次散射引起的测量误差有重要意义。     

雾天多次散射对激光透射仪能见度测量的影响

为了分析雾天多次散射引起的激光透射仪能见度测量误差，结合激光大气透射仪的系统参量，基于平流雾和辐射雾分布模型，采用蒙特卡洛法对激光在雾中的传输特性进行了理论分析和数值模拟，获得了雾天透过率数据，并计算得到了多次散射引起的能见度误差。结果表明，在雾天气下随着空气中含水量的增多，多次散射越明显，透过率测量误差越大，辐射雾的透过率相对误差高达116.76%；同等条件下，当接收机直径为100cm时，辐射雾多次散射引起的能见度测量误差为19.30%；同时选取较小的接收机直径可以减小多次散射引起的能见度测量误差。因此, 在雾天应用激光透射仪进行能见度测量时，需考虑多次散射的影响。此研究结果对实际雾天气下激光大气透射仪能见度的测量具有重要的指导意义。     

前向散射型能见度仪的研制

前向散射能见度仪测量前向散射光强度，确定大气的消光系数，进而获得大气的能见度值。基于上述原理，考虑雾天大气散射特性，研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较，给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。     

后向散射法测量蒸汽参数的CCD相机接收角优化

为了揭示汽轮机内湿蒸汽的具体参数和实现汽轮机湿蒸汽参数的有效测量,对基于后向散射法及联合CCD相机成像的湿蒸汽参数测量模型,提出了新的CCD相机接收角度,分析了不同散射角度对散射比的影响。结果表明,当散射光接收角度为后向7°时,可获取到最佳的散射比,此时信噪比最强,为最合适的接收角度。通过对后向7°角的散射光强在不同尺度分布参数K、水滴群的质量中间半径r-0.5、水滴数密度N下所呈现的变化规律进行分析验证,结果表明后向7°角的散射光强变化趋势与理论变化相吻合,从而为后向散射法测量湿蒸汽参数的研究提供依据。     

利用后向散射回波相对相位计算角闪烁的条件

在测量点散射单元为球体的两点目标的后向散射时发现，它的后向角闪烁可以通过直接求后向散射回波相对相位测量数据关于入射角的导数而得到。为了揭示这一实验现象所隐含的仙在规律，本文提出了一个具有典型意义的各赂异性矢量Ｎ点目标模型用来进行相关的研究。理论结果表明，在一定的条件下，角闪烁的后向值与后向散射回波相对相位对入射角的导数之间存在的等效性。     

单脉冲雷达系统误差特性与分离方法研究

新体制下靶场配备的单脉冲测量雷达系统误差难以满足精度指标要求.文中通过对大量实验数据的分析和研究,提出了系统误差特性分析与回归分析相结合的脉冲雷达误差分离方法.首先,利用误差影响函数,定性分析测量误差模型中各种误差成分;然后,通过模型辨识理论和回归分析方法分离系统误差.用该方法对实测数据进行误差分离,结果表明,该方法能较好地分离出残留误差成分,为设备查找问题提供充分依据,同时有效提高了数据处理结果的精度.     

Accurate determination of gain and radiation patterns by radar cross-section measurements

Using a two-port network and geometrical interpretation of equations involved in antenna scattering, it can be derived that antenna characteristics may be determined in properly designed scattering measurements. As an alternative to this approach it is shown that measurement procedures for gain and radiation pattern can be developed from simple considerations of the receiving, transmitting, and scattering properties of antennas. The main advantages of the technique are that no gain standard is required and a disturbing feedline to the antenna can be avoided. In addition to this the technique seems to be highly accurate. These general conclusions are well corroborated by experimental data on a standard gain horn. Sources of errors are outlined and compared with sources of errors in conventional techniques.     

1.55μm喇曼温度传感器的强循环解调方法

针对1.55μm喇曼滤波器的隔离度不高的情况,提出了抑制背景噪声、热漂噪声积累、瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光的喇曼温度传感器的强循环解调方法。提高了系统的灵敏度、温度测量精度和稳定性;取消了恒温槽,降低了系统成本。实验表明,该解调方法使温度测量精度达到±0.05℃。     

异轴角散射法中散射体几何模型的构建与优化

湿蒸汽参量测量对于保障汽轮机机组的高效安全运行具有重大意义。基于激光散射的异轴角散射法是湿蒸汽参数测量的光学方法之一。本文在分析异轴角散射法测量模型中激光散射的散射体几何建模存在问题的基础上,构建了CCD相机单个像元所对应的散射体的几何模型,并求解了散射体体积及与散射体相关的几何参数;并采用MATLAB软件进行了仿真计算,计算了水滴群质量中间半径r0.5、水滴数浓度N和尺寸分布系数K变化对散射光强的影响,并进行了误差分析。研究结果表明:采用新构建的散射体几何模型的异轴角散射法所得的仿真理论数据与实验数据间相对误差减小,且变化趋势更趋于一致,验证了几何模型优化的可行性和优越性,可为湿蒸汽参数测量提供更精确的数据。     

基于多姿态角下一维距离像的雷达目标三维成像

本文根据目标散射中心在雷达视线上的几何投影关系,分析了由多姿态角下一维距离像对雷达目标进行三维成像的基本原理和散射中心关联等技术难点,提出了基于聚类分析的散射中心关联和三维成像算法.最后,本文采用GTD散射模型生成的回波数据和暗室测量数据进行成像实验,验证了该算法具有实现简单、成像效果稳定等优点.     

多姿态角下的目标散射中心关联与成像方法研究

雷达成像是获取目标结构信息的重要手段,本文根据目标散射中心在雷达视线上的投影关系,分析了多姿态观测下的目标散射中心三维成像原理,基于真假散射中心的特性差异,引入复合弹性系数模型实现多姿态角散射中心关联和成像。实验采用仿真数据和暗室测量数据进行成像实验,结果表明算法具有成像稳定、结构清晰等优点。     

近天底干涉SAR动态海面高程测量误差分析

采用近天底的宽刈幅干涉高度计是近年来新发展的海面高程测量技术,与陆地高程测量不同,海浪一直处于随机运动之中,其动态特性会在合成孔径雷达(SAR)成像和干涉处理中引入显著误差。对于厘米级的干涉测量精度要求来说,该误差是主要误差源之一。该文研究了由海面特性引起的高程误差机理及其对于近天底干涉SAR测高精度的影响,建立了运动误差理论模型,同时考虑了电磁偏差与叠掩偏差影响。基于不同SAR工作体制,在不同海况下进行了理论近似仿真,并进行了干涉SAR全链路仿真,全链路仿真结果能够与理论仿真较好地吻合,验证了误差模型的正确。结果显示由海浪引起的误差随着多普勒中心频率近似呈线性变化,且与目标散射加权径向速度成正比。误差不仅与海浪特性相关,还与雷达系统参数相关,这能为未来系统设计、误差预算和海面高程处理提供参考。     

KubelkaMunk 模型下的人动脉组织对氦氖激光的光学特性

本文测量了人动脉对He-Ne激光的反射和透射传输特性。实验采用两积分球系统及波长为632.8nm的He-Ne激光器,并根据测量数据采用Kubelka-Munk模型分析和计算了人动脉组织对该波长激光的吸收系数、散射系数及总的光强I(x)及前向散射通量i(x)和后向散射通量j(x)的变化情况。结果表明,不同的动脉组织的漫反射率和透射率有明显差别,而且,不同的动脉组织对激光的吸收系数和散射系数也有明显的不同,不同的动脉组织中总的光强I(x)及前向散射通量i(x)和后向散射通量j(x)的变化情况也有明显的区别。