侧向光散射式颗粒计数技术的研究

分析了一种光学颗粒计数器设计技术的理论和方法 ,并研制了一套用于颗粒计数的实验装置。经过实验验证 ,该装置能够对液体介质中的颗粒状杂质的数量和粒径进行检测。试验表明 ,该装置不仅能够测量大颗粒 ,而且还能够检测较小的颗粒。     

一种新的散射光能谱法测量颗粒粒径的方法

基于光散射原理，提出了一种新的测量颗粒粒径大小及分布的方法。与传统的光散射式激光测粒仪不同，本方法以白色光为光源，仅采集一个空间立体角内的散射光能信号，经反演算后求得被测颗粒的粒径及其分布。给出了这一方法的理论分析、数值模拟以及实验研究。     

激光颗粒计数器光敏区强度分布特性分析

提出了一种确定激光颗粒计数器光敏区强度分布的普遍方法。由于光敏区光强和颗粒在光敏区的位置有关,因此需要对其进行均匀化处理。对在激光焦平面内,照射面积作为光强的函数进行了分析,这对确定激光颗粒计数器的光学采样速率是重要的。     

石墨粒径对红外消光特性的影响

通过对不同粒径石墨微粒散射和吸收红外光的理论研究,并采用固体压片法利用FTIR光谱仪进行系列实验.结果表明,石墨微粒对红外消光特性的影响表现为吸收作用大于散射作用,且粒径越小所产生的消光效果越好.     

一种高效超高消光比的FAOM级联模块

该文理论分析了影响光纤声光调制器消光比的主要因素。通过采用双器件级联和电路延时可调方案,得到了光脉冲上升时间和下降时间＜10 ns,消光比＞100 dB,脉冲利用率＞97%的高效超高消光比光纤声光调制器(FAOM)模块。采用该模块在激光测风雷达系统中实现了4 800 m的风速风向测量。结果表明,该文采用的设计方法在提高FAOM消光比的同时能够有效控制脉冲利用率,对于基于激光相干探测的测量系统性能提高有一定的促进作用。     

卷云消光后向散射比的激光雷达测量

高层卷云对天气和气候有着重要的影响,其消光后向散射比是它的一个重要光学特性.假设卷云上方和下方没有气溶胶,只有大气分子,由激光雷达信号就可反演出卷云的透过率和光学厚度,进而算出卷云的消光后向散射比.对美国汉普顿大学的532 nm通道激光雷达测量的卷云数据进行了分析,数据采集期间从2007年1月至10月,共选取了光学厚度在0.08～1.5之间的798组卷云数据.计算结果表明:卷云高度主要分布在7～13.5 km之间;卷云消光后向散射比平均值为21.4 sr,月季特征并不很明显,概率分布呈现出正态分布特征;光学厚度的概率分布函数说明大部分为薄卷云.     

F-近似下颗粒的多重散射计算公式的改进

利用多重散射基础理论和修正的Fraunhofer近似及其相位函数,我们对过去F一近似下得到的颗粒的多重散射计算公式进行了改进.与理论值的相对误差的计算表明,我们的公式的准确性较原公式有了较大程度的提高.此外,我们也发现,随着光学厚度增加,多重散射光强的角分布的震荡减弱.     

采用Matlab语言的计算机仿真微球体消光率特性研究

采用Matlab语言进行仿真并对Mie理论中消光率(归一化消光截面)的数学性质进行理论分析与数值计算,讨论了消光率曲线的波纹结构与尺寸参数x的关系以及波纹结构的峰值与Mie散射振幅an(x,m)、bn(x,m)的对应关系。研究了消光率曲线波纹结构的近似周期与相对折射率m的关系,并给出了计算机仿真运行结果。结果表明,消光率随x的变化曲线具有波纹结构,当相对折射率m增大时,这一现象变得不明显;当m为实数,且m≤2时,消光率曲线的波纹结构具有单一周期性,并且波纹结构的峰值出现的位置与Re[an(x,m)]、Re[bn(x,m)]的峰值出现的位置相对应;当m为复数时,只要满足|Im(m)|<0.01,波纹结构仍具有相同的近似周期,只是振荡的振幅减小了,|Im(m)|越大,波纹结构的振荡振幅越小。计算机仿真结果可为微球体光学性质的研究提供参考。     

采用Matlab 语言的计算机仿真微球体消光率特性研究

采用Matlab 语言进行仿真并对Mie 理论中消光率(归一化消光截面) 的数学性质进行 理论分析与数值计算,讨论了消光率曲线的波纹结构与尺寸参数x 的关系以及波纹结构的峰值与Mie 散射振幅an ( x , m) 、bn ( x , m) 的对应关系。研究了消光率曲线波纹结构的近似周期与相对折射率m 的关系,并给出了计算机仿真运行结果。结果表明,消光率随x 的变化曲线具有波纹结构,当相对折射率m 增大时,这一现象变得不明显;当m 为实数,且m ≤2 时,消光率曲线的波纹结构具有单一周期性,并且波纹结构的峰值出现的位置与Re [ an ( x , m) ] 、Re [ bn ( x , m) ]的峰值出现的位置相对应;当m 为复数时,只要满足| Im( m) | < 0. 01 ,波纹结构仍具有相同的近似周期,只是振荡的振幅减小了,| Im( m) | 越大,波纹结构的振荡振幅越小。计算机仿真结果可为微球体光学性质的研究提供参考。     

Rochon棱镜反向使用消光比

为了研究Rochon棱镜反向使用消光比特性,采用分析棱镜胶合剂中光弹效应的方法,对Rochon棱镜正、反向使用时消光比进行了分析,并设计了实验,从理论和实验上对平行光反向通过Rochon棱镜时消光比下降的原因进行了研究。结果表明,当平行光正向通过Rochon棱镜时,消光比为1.14×10-5;反向通过时,消光比为2.93×10-3;反向通过加上λ/4波片后,消光比为5.72×10-5;准直光束反向通过Rochon棱镜时,由于胶合剂中的光弹效应的存在,使得传播方向不改变的一束光的消光比下降,验证了理论分析的正确性。该结果可为Rochon棱镜的设计制作和正确使用提供必要的参考。     

Development of Laser-Based Handheld Aerosol Particle Counter

The JC-CA300 handheld Aerosol particle counter is designed and developed based on light scattering principle. The JC-CA300 counter is composed of optical sensor, DSP component and microprocessor unit. The hardware architecture is designed in compact style by SMT IC chips. The whole counter weight is less than 2 pounds. With 32K RAM space, the JC-CA300 can store 500 sampling records and support standard printer and communicate with a computer through RS232 interface. Based on experimental results, the main performance of JC-CA300 is better than that of the ARTI＇S HHPC-6 instrument.     

尘埃粒子计数器单粒子散射光幅值概率分布

详细讨论了激光尘埃粒子计数器单粒子散射光信号幅值分布规律,计算出单粒子散射光信号幅值概率分布函数,给出激光尘埃粒子计数器光学传感器粒径分辨准确计算理论公式。并与实验结果进行了比较。     

尘埃粒子计数器的性能试验方法

在参考国外尘埃粒子计数器的性能试验方法标准的基础上，根据我国的实际情况，提出尘埃粒子计数器性能指标和相应的实验原理及方法，介绍国家标准草案。     

微粒直径及直径分布的激光测量技术

本文较全面地介绍了微粒直径及直径分布的激光测量技术.详细讨论了光全散射法、光角散射法、衍射法及激光脉冲全息法的测量原理、适用范围及其发展.研究结果表明,光学法测粒具有测量粒度范围广、重复性好、精度高、不接触样品、不要求导电介质以及测量时间短并可在线实时测量等优点.     

舰船尾流消光特性分析

阐述了介质的浊度、消光和朗伯公式之间的关系、基于Mie散射理论,计算和分析了舰船尾流的浊度和消光特性。认为舰船尾流的消光特性是水下航行体跟踪、识别和定位目标的重要参数。     

尘埃粒子计数器粒子散射光信号幅度概率分布

针对粒度标定的准确度,在概率空间基础上,提出了尘埃粒子散射光信号幅度概率谱线和散射光信号度概率谱函数的概念,并对谱线在概率空间上的性质进行了研究。利用单分散粒子间的不相关性,将概率论运用于信号处理中,用全概率公式概括了尘埃粒子计数器信号传输的本质,建立了适用于处理尘埃粒子计数器信号的更完善的概率理论西式。文中给出了这一方法的理论分析及国产Y09激光尘埃粒子计数器的实验测试结果。     

快速收敛的粒子群改进算法

本文提出了一种具有快速收敛速度改进算法(IPSO)。改进算法把梯度法的思想融入粒子群算法,针对算法的早熟现象,采用速度监控策略;针对算法后期粒子在最优值附近徘徊不易收敛的现象,定义了双重收敛精度。对三个BenchMark函数的测试结果表明,新算法提高了运算效率,有效的避免早熟现象的产生,并在迭代后期更有效更精确地找到测试函数极值点。     

烟幕粒子粒度的分形特征及红外消光性能研究

以分形理论为基础,提出了一种表征烟幕粒子粒度特征的指标——粒度分形维数(D),研究了烟幕粒子粒度的分形特征.研究表明,烟幕粒子的粒度分布是分形的,烟幕中大颗粒占的比例越高,粒度分形维数越小,基于米氏理论的红外消光性能也越好.粒度分形维数(D)可用于表征烟幕粒子粒度分布的特征,为烟幕系统的研究提供了一种新思路.     

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。     

光度计与颗粒计数相结合的颗粒质量浓度检测方法研究

基于Mie散射原理,提出了一种光度计与颗粒计数相结合的PM2.5颗粒质量浓度检测方法,一定程度上减少了等效直径大于2.5μm的颗粒所产生的干扰.该方法利用655 nm的激光器对悬浮颗粒物进行照射,通过光电二极管接收Mie-数射光强度,并利用质心法统计分析出现概率最大的光强数据作为PM2.5颗粒所产生的真实散射光强度,从而推断出PM2.5的质量浓度分布.最后,将基于该方法与TSI公司生产的PM2.5检测仪在同一环境下进行对比,发现测量误差显著降低,在高浓度下测量误差仅士5 μg/cm3.