基于Mie 散射理论水雾介质红外辐射衰减的校正研究

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采 用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区 大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使 用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰 减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添 加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红 外测温系统的精度。     

冰水混合云红外辐射传输特性研究

基于 Aden 和 Kerker 的同心散射理论,将冰-水混合云看成由众多冰水同心球粒子构成,对冰-水混合云的光辐射特性进行了研究.计算了冰-水混合云的消光、散射、吸收效率因子以及单次散射反照率,并讨论了冰水所占比例以及粒子尺寸分布对冰-水混合云散射特性的影响.在此基础上,采用离散纵标法对辐射传输进行了计算,得到了冰-水混合云在红外波段的反射函数和透射函数.     

基于Mie氏散射理论的石墨微球颗粒光散射特性研究

本文应用Mie氏散射理论对石墨微球颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了消光特性与入射波长及粒子半径,散射强度与散射角以及散射强度与参数x的关系.结果表明,粒子的半径越小,其消光效果越好;入射波长越小,粒子的前向散射强度越强.因此,通过测量前向散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径.     

基于Mie散射理论对氧化锡光子晶体光散射强度的研究

基于Mie散射理论和低浓度近似,对空气作为散射体,氧化锡作为周围介质的反蛋白石光子晶体的光散射强度进行了理论计算,并细致分析了各种影响因素。结果表明,前向散射和背向散射的变化规律基本一致,散射强度随散射体半径增大和入射波长减小而增大,但前向散射强度比背向散射强度大得多。该实验可为该材料的实验制备及应用等方面提供理论参考。     

带电粒子的Mie散射研究

利用电磁波散射理论研究了带电粒子的电磁波散射特性,给出了散射系数与电磁阻抗系数及表面电导率的关系,计算和对比了不同面电导率的粒子与中性粒子对电磁波散射系数和散射能量分布的差别.计算结果表明:面电荷使面电导率达到微西门子量级时,会有明显的影响随着面电导率的增加,散射系数发生较大变化,但当面电导率达到一定值时,散射系数趋于恒定;对尺度较大的粒子,带电后的散射系数减小,但沿不同方向的散射能量会重新分配,一些方向散射增强,另一些方向散射减小;尺度较小的粒子带电后,散射系数增大,但能量沿不同方向的重新分配不明显.     

基于Mie散射理论的磷化镓粒子散射特性

基于Mie散射理论,对磷化镓微球粒子从紫外光区到红外光区的光散射特性进行了数值计算与理论分析,得到了散射强度与散射角、粒子尺寸参数、偏振度与散射角以及光学截面与粒子尺寸参数的关系。结果表明,入射波长越长,粒子半径越小,散射越弱;并且在红外波段光散射很弱,在散射角90°方向上能观测到线偏振光,这为磷化镓材料的制备与应用提供了理论参考。     

基于辐射传输理论的沙层电磁散射特性分析

针对沙粒层的面散射以及体散射,利用小斜率近似(SSA)方法研究了其面散射,将其计算结果和文献中相应测量数据进行比较分析。随后基于辐射传输理论(RT)研究了其体散射特性,将其计算结果与文献中相应的测量数据进行比较分析,通过这两部分结果的比较验证了文中所述方法的有效性。     

部分云覆盖下红外辐射传输模型及对火山灰云的敏感性研究

针对我国新一代地球同步气象卫星FY-4的预期发射和数据应用,本文借助与FY-4卫星成像仪类似的Meteosat-8卫星的SEVIRI仪器数据资料开展先期研究,建立了一种部分云覆盖条件下红外辐射传输模型,模拟了不同大气条件、火山灰云高度、有效云量和观测天顶角情况下卫星观测的红外通道的亮度温度的变化.美国标准气候态大气廓线和火山灰区实时大气廓线两种模拟结果都表明,模型模拟的8.3～9.1μm,9.8～11.8μm,11～13μm,12.4～14.4μm的入瞳亮度温度对云高度、有效云量较为敏感,基本呈线性相关;卫星天顶角对模拟的辐射亮温的影响相对较小.通过不同大气廓线状态和火山灰云发射率情景下的测试结果表明,只有同时考虑大气条件和火山灰云通道发射率的差异后,模式才能够较好地模拟出火山爆发情景下火山灰云中酸性物质在11μm和12μm的反吸收特性.与大气条件相比,通道的发射率差异对火山灰云的遥感建模更为重要.因此,可在传统的分裂窗通道的基础上,通过热红外多通道亮温及亮温差异信息联合反演火山灰云高度和有效云量等因子,提高部分覆盖下火山灰云的微物理参数的反演精度.本研究为建立基于我国新一代静止气象卫星FY-4数据的火山灰云浓度定量反演模型提供了理论基础.     

Mie散射的数值计算

介绍一种光散射的物理量的数值计算法。用此法编制的程序,计算速度较快,可计算的颗粒尺度范围较广。给出了这一算法的计算公式、程序框图、运行时间及颗粒尺寸范围。     

基于Mie理论分析离散颗粒包裹尾喷流红外消光特性

针对离散颗粒红外消光特性,利用Mie理论开展最佳干扰(消光)粒径和最佳粒径下的颗粒浓度与透过率关系的研究,在此基础上结合某典型飞机喷流参数,从理论上探讨、分析了两种离散颗粒材料环高温尾喷流喷射后的红外透过率(3 μm).研究成果对于进一步选择、研究、制备低红外透过率的离散颗粒材料提供了一套有价值的理论预估评价方法.     

微米镍粉在太赫兹波段的Mie散射特性研究

为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消光作用以散射为主;粒径对镍粉的消光效果有很大影响,可以通过控制粒径来设计具有太赫兹屏蔽效果的材料。随粒径的增大,消光截面先增加再振荡降低最终趋近于一定值;粒径越小散射强度越低且散射光强集中分布在散射角较小的范围内。     

基于Mie散射理论的微球体颗粒半径分析

为高效、经济、准确地对微球体颗粒的半径进行测量．基于Mie散射理论设计了一种测量装置。本文应用Mie散射理论对微球体颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算．得出了散射光分布与入射光波长、微球体颗粒半径以及微球体相对折射率之间的关系。结果表明：入射光波长越小,散射光能量越集中分布在散射角较小的范围内;相对折射率的变化对散射光分布的影响不大：不同半径颗粒的散射光强的分布差异较大,因此通过测量散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径．从理论上证明了该设计方案的可行性。结合理论分析与计算结果设计了一种用于测量微球体颗粒半径的装置,该装置具有结构简单、成本低、效率高等优点,可以用于实际测量,具有一定的实用性。     

Study on on-line failure detection method of lithium-ion battery based on Mie scattering theory

Lithium-ion battery has attracted more and more attention under the background of energy crisis and environmental pollution, and safety issues have become the focus of attention. A new detection method is proposed in this paper to overcome the problems of poor versatility, low accuracy and poor sensitivity in aerosol and smoke detection in the early warning of lithium-ion battery failure. It is a photodetector based on Mie scattering theory, which can assist temperature, voltage and current data to realize online detection. The experiments have shown that a lithium-ion battery with a battery capacity of only 300 mA was overcharged under low power conditions. The aerosol and smoke generated by the battery failure and rupture were easily detected by the detector. A small amount of aerosol and smoke could be detected under overdischarge conditions, and the feasibility of the method was fully verified. The results show that on-line detection of lithium-ion battery failure can be achieved under extreme conditions with few nuisance alarms, and it is characterized by low cost, high speed, high efficiency and good universality.     

基于Mie散射理论的反蛋白石光子晶体定域化研究

根据Mie散射理论和低浓度近似,对金属氧化物构成的反蛋白石光子晶体的光子定域化区进行了研究。结果发现,该光子晶体在14 到18 区域出现多个光子禁带,并且讨论了影响定域化参量的各种因素,为实现光子定域化现象提供理论参考。     

通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证

为检验通用大气辐射传输软件（CART）计算大气分子、气溶胶散射辐射的计算精度,在大观测天顶角、太阳天顶角、观测与太阳方位角之差、散射相函数不对称因子变化范围内,就CART 软件模拟的单次散射辐射和多次散射辐射,分别与MODTRAN5.0 计算的单次散射辐射和离散坐标辐射传输软件（DISORT）计算的多次散射辐射进行比较分析。结果表明:CART 软件计算的单次散射辐射与MODTRAN5.0 的相对偏差一般小于10%,最大相对偏差为15%;CART 计算的多次散射辐射与精确的DISORT 算法的相对相差小于2.5%。CART 在包括多次散射在内的大气背景辐射计算方面具有较有高的计算精度和效率。     

基于用几何光学和米散射法的球形粒子前向散射特性计算研究

分别用几何光学(GOM)、Lorenz-Mie散射方法计算了0.55 m波段球形粒子的散射特性,并对两种计算方法的准确性进行了分析。研究了粒子尺度参数、折射率虚部对粒子0散射相函数的影响。结果表明:在粒子尺度参数大于60时,GOM计算的球形粒子的散射特性与Mie非常接近。在粒子尺度参数小于1 000时,两种方法得到的前向散射相函数与粒子尺度参数均成二次方关系,且计算结果基本一致;随着粒子尺度参数的增大,前向散射与尺度参数之间将逐步失去二次方关系。当粒子尺度参数大于10 000时,采用GOM方法得到的结果要比Mie散射方法的结果偏大;当粒子尺度一定时, 0散射相函数与折射率虚部之间呈先增大后减小的规律。     

Simulation of false-alarm area of laser guidance based on Mie scattering model

In order to study the influence of backscattering of indicating laser in laser guidance process and laser guidance countermeasure test, the scattering function and volume extinction coefficient of typical aerosol distribution are calculated, and the backscattering detection model of 1.06 μm horizontally transmitted laser is established, based on Mie scattering theory and scattering function optimization algorithm; the model is used to study the change of backscattering energy detected by the detector at different positions and different detection angles, and the false-alarm area of laser guidance along the indicating laser path under different detection thresholds is obtained. The results can help to deepen the understanding of the influence of atmospheric scattering on the laser guidance process, and provide theoretical reference for the scheme design of the laser guidance countermeasure test.     

基于云重心理论的学习评价方法

学生的学习评价是学校培养学生的重要组成部分,如何科学地对学生进行综合评价,是学习评价的关键问题。云理论主要是把传统的模糊集理论和概率论结合在一起,将概念的模糊性与随机性进行综合考虑,解决了定性值与其定量概念之间转换问题。该系统建立在云理论基础上,实现了学习评价的不确定转换问题,并应用云重心评价法解决了传统学生学习评价的不足,形成了学习综合评价体系。