激光分束及高精度指向调节系统

设计了一种三方向激光分束及高精度指向调节系统,适用于钠荧光多普勒激光雷达高精度的激光光束方向指向控制,以便激光雷达在长距离观测的情况下实现信号的迅速、精确获取。根据光学系统的设计要求,阐述了用于高脉冲能量分束镜、反射镜的光学物理特性以及控制反射镜负载、方向应有的机械特性;采用6个高精度的步进电机结合6个高精度光学二维调节镜架能实现1.18°的角度行程,调节精度可达1.1',且重复定位成功率达99.3%,实验结果满足高能激光发射系统对控制反射镜的精度要求;测试分束后的激光能量损失为11.6%,满足钠荧光多普勒激光雷达的激光能量发射要求。并编写了一套用于激光雷达分束及高精度指向调节系统的控制软件,实现了系统的远程自动化控制。     

广州亚运期间对流层NO2和SO2地基多轴差分吸收光谱仪测量研究

亚运期间利用多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）对广州市的大气污染物进行了实时监测,分别对重要大气常规污染物NO₂和SO₂的日变化特征进行了探讨和分析,并通过结合气象条件和周围的重要污染源综合监测结果分析研究了广州市周围的区域污染输送,结果发现位于市东南部的工业区对于市区的污染存在较大的影响,其中以SO₂尤为明显。分析NO₂廓线结果表明,污染物主要位于1 km以下,高污染层主要位于0.5 km以下。     

基于AVR单片机的MAX-DOAS控制系统设计

介绍了基于AVR单片机的多轴差分吸收光谱仪(multi-axis differential optical absorption spectroscopy,MAX-DOAS)控制系统设计.采用Atmega128 AVR单片机实现MAX-DOAS系统的数据通信、背景电机控制、扫描电机控制及温度检测和控制,并给出了整个控制系统的电路设计方案及软件实现过程.设计的控制系统可以使MAX-DOAS系统实现痕量气体垂直柱浓度与廓线的自动监测.     

广州亚运期间对流层NO_2和SO_2地基多轴差分吸收光谱仪测量研究

亚运期间利用多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）对广州市的大气污染物进行了实时监测,分别对重要大气常规污染物NO_2和SO_2的日变化特征进行了探讨和分析,并通过结合气象条件和周围的重要污染源综合监测结果分析研究了广州市周围的区域污染输送,结果发现位于市东南部的工业区对于市区的污染存在较大的影响,其中以SO_2尤为明显。分析NO_2廓线结果表明,污染物主要位于1 km以下,高污染层主要位于0.5 km以下。     

基于成像的极化浊度计设计与实验验证

采用连续波半导体激光器为发射光源,以电荷耦合器件(CCD)与鱼眼镜头为探测器,设计了一套测量大气分子与气溶胶散射光成像的极化浊度计装置。该装置可实时观测大气样品的散射图像,散射角观测范围为14°~162°,极化角观测范围为0°~360°。利用该装置分别对氮气与水汽进行实时观测,得到其散射图像,其中氮气的散射光与瑞利散射理论相吻合,不同极化角的散射光强与理论值的拟合优度为98%,而水汽散射光随散射角的变化趋势与米氏散射理论的一致性较好。结果表明本装置在定量观测气溶胶散射光方面有潜在的应用价值。     

扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究

气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等领域具有重要研究意义,是大气监测的重要要素。为了更好地研究大气气溶胶光学特性及其时空变化特征,山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制了基于532 nm波长、单脉冲能量60J、可进行三维扫描测量的气溶胶激光雷达。主要介绍了激光雷达的结构设计、技术指标、探测原理、探测模式、观测实验与数据分析。通过激光雷达在青岛小麦岛海洋环境监测站的观测实验数据,分析了不同天气条件下的大气水平能见度,验证了时间-高度显示、距离-高度显示与平面-位置显示测量模式的有效性。通过多种观测模式的数据,利用Fernald方法反演了不同时刻的气溶胶消光系数,并分析了气溶胶与云光学特性的时空变化特征。探测结果表明:扫描式气溶胶激光雷达可以有效测量大气水平能见度,通过扫描系统可以获取不同方向的气溶胶性质分布特征从而扩展了其探测范围。多种探测模式相结合可以获取云、气溶胶和边界层时空变化特征。     

激光透射探针用于液相激光诱导击穿光谱全过程诊断及光谱校正

液体环境中激光诱导击穿光谱（LIBS）包含等离子体辐射和膨胀、冲击波传输及气泡演化等过程，对其进行全过程时间分辨观测有助于理解液相LIBS物-化过程，并提高LIBS分析性能。为此，采用激光透射探针（LBTP）测量方法，通过连续氦氖激光器和光电探测器相结合，实现对单次LIBS过程中激光/等离子体辐射与冲击波/气泡演化的全过程时间分辨诊断。在不同激光脉冲能量激发下，比较同步采集的LBTP信号与LIBS信号，证明了LBTP信号负峰面积与LIBS特征峰面积之间存在较强的相关性（R2>0.99）。在此基础上，对于不同浓度的碱金属离子水溶液，利用偏最小二乘回归（PLSR）法建立了LBTP信号对光谱特征峰面积相对偏差的回归模型，实现了LIBS信号波动校正。