水泥路面激光散射特性研究

为了通过激光散射特性识别不同粗糙程度水泥路面,设计了路面粗糙度测量系统.使用千分表测量水泥路面高度分布,计算高度均方根与相关长度.根据以上参量采用功率谱频域滤波生成随机粗糙表面以模拟水泥路面,通过切平面近似将粗糙面离散为大量微面元,由菲涅耳公式计算本地场,利用蒙特卡罗方法获取不同偏振光入射条件下粗糙面双向与后向散射光强...     

沙尘暴多重散射对毫米波衰减影响研究

根据随机介质中电波传播理论,应用等效介电常数法和Mie理论,研究毫米波在沙尘暴中传播的衰减;并应用Monte Carlo方法,研究沙尘暴大气中毫米波多重散射对衰减的影响.分别得到了单次散射和多重散射时沙尘暴引起的毫米波段几个大气窗口频率的特征衰减,及随沙尘大气能见度和沙尘粒子水含量的变化关系.结果表明,当能见度小于1 km时,随着能见度的减小,特征衰减增大很快,多重散射的影响也愈来愈大.衰减随含水量的增加而增加,尤其当沙尘粒子水含量大于1%时增加较为显著.因此,对于预测自然沙尘暴大气对毫米波的衰减,当能见度小于1 km时,必须考虑粒子的多重散射效应.当沙尘粒子的水含量超过1%时,需要考虑水含量的影响.这些研究对民用和军用通信、遥感等系统的开发和应用均具有重要的实际意义.     

光波在煤烟中的传播与衰减特性研究

利用米理论研究了煤烟聚集粒子的总消光截面、散射截面随组成煤烟聚集粒子的基本粒子的尺寸参数的变化,计算了具有一定分布和组成结构的煤烟聚集粒子的回旋半径以及对应的平均不对称因子和平均单次反照率.利用蒙特卡罗模拟方法,研究了光波在随机分布煤烟层的传播与散射特性.讨论了总反射率、总衰减率的变化情况,并且重点探讨了后向散射率随散射角、入射角、光学厚度以及入射波波长的变化规律.     

大气散射对激光角度欺骗干扰影响的研究

根据光的粒子性,用蒙特卡罗法构建单个光子在大气传输中的散射模型,研究大气散射对激光角度欺骗干扰效果的影响.结果表明:①非对称因子、大气传输距离和消光系数等对干扰脉冲信号强度有不同程度的削弱,散射产生的迂回路径延迟了干扰脉冲到达导引头探测器的时间.②激光干扰脉冲在大气散射作用下脉冲展宽效应不明显.     

沙尘暴对低层大气红外辐射的吸收和衰减

根据Mie散射理论用数值法研究了沙尘粒子对大气红外辐射的散射,消光和吸收效率,揭示了不同粒径的沙尘粒子在不同红外辐射波段消光和吸收的特点。考察了三种典型的沙尘天气-浮尘、扬沙和沙尘暴时沙尘对红外辐射的吸收系数和消光系数,得出了沙尘暴天气对红外辐射具有显著的吸收和衰减特别是对于λ=2-2.6υm和λ=3-5υm这两个红外大气窗口的衰减最严重的结论。     

1次沙尘暴天气的消光特性研究

沙尘暴是一种特殊的自然现象.为了分析沙尘暴对可见光和红外辐射传输产生的影响,利用米散射理论,对北京地区1次沙尘暴天气下沙尘粒子在可见和红外波段的消光进行了计算,并与沙尘暴来临前的测量结果进行了对比分析,得到了沙尘粒子在这些波段的消光特性,并根据激光雷达测量的数据,对沙尘粒子在红外波段的垂直消光廓线进行了反演.这对认识沙尘暴有很大的参考价值.     

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。     

激光在大气中传输衰减特性研究

激光在大气中传输特性的研究是激光探测与制导、激光通信等光电系统设计中的一个主要问题.利用衰减的经验模型和Mie理论,分别计算了不同大气能见度下的霾粒子对激光大气传输产生的衰减,并对这两种方法计算的结果进行比较分析;再根据Mie理论和云雾的尺度分布模型计算了云雾的激光衰减.结果表明,在近红外波段对于对流层大气中霾粒子的衰减预测应用Mie理论计算更合理;云雾引起的衰减一般较大,并且随着能见度的减小,衰减增加较快.因此,当Vb＜15km时,霾引起的衰减需要考虑;当Vb较小时,云雾的激光衰减是限制系统性能的主要因素.     

激光冲击波在铝靶中衰减特性研究

本文利用PVDF新型压电传感器对激光冲击波进行了多点实时测量，得到了激光冲击波在铝中的衰减规律．所得结果对激光冲击强化以及材料本构和动态断裂研究等均具有十分重要的价值．     

沙尘暴多重散射对激光脉冲传输的影响

根据光脉冲在离散随机介质中的传输理论,应用米氏理论和蒙特卡罗方法,研究了不同能见度情况下1.06μm脉冲激光在沙尘暴中的传输特性。得到了双频互相关函数的幅度和相位随相干带宽、脉冲时域展宽和延时随能见度的关系。结果表明,脉冲的展宽和时延随沙尘暴能见度的变化非常显著。当能见度为3~5 km时,多重散射对脉冲双频互相关函数、脉冲展宽和延时的影响已较明显。当能见度小于1 km时,对于1 ns的输入脉冲,其展宽大于10 ns,延时大于15 ns。因此,当沙尘暴的能见度较低时,必须考虑多重散射对激光脉冲频域及时域特性的影响。     

沙尘引起的毫米波衰减

本文根据在腾格里沙漠完成的毫米波传播实验的部分结果，较为祥地讨论了扬沙天气中沙尘的有关物理特及其在９３ＧＨｚ频段上的沙尘衰减。，     

沙尘暴中圆柱形导体目标对电磁波的散射

研究了尘暴介质中导体目标对电磁波的散射特性 ;当入射波沿任意方向极化时 ,得出了毫米波段散射场的表达式及目标表面的电流分布 ,导出了目标的微分散射宽度 ,结果表明 :散射场具有较强的后向散射增强效应 ,导体表面的纵向电流大于横向电流     

砂尘试验设备研制中的相关技术问题

对自行研制的砂尘试验设备进行了介绍.砂尘环境试验设备是装备进行可靠的砂尘环境模拟试验必备的设备.根据环境试验要求,介绍了砂尘试验设备研制过程中所遇到的加砂方式的优化、温度控制策略、砂/尘浓度的测量与控制、吹砂和吹尘试验合一等技术难点,并给出了解决途径.该试验系统的研制成功,为考核装备的环境适应性和产品可靠性提供了科学的试验手段.     

近中远红外光在雾中的传输损耗研究

利用光子追踪法建立了红外大气信道传输模型,并给出传输损耗理论表达式。分别采用朗伯-比尔定律和蒙特卡罗仿真方法计算传输损耗,并将两个结果进行对比分析。结果显示,在能见度较低,通信距离较近时接收机接收到的散射能量不能被忽略。分析了近红外、中红外及远红外在不同能见度、通信距离下的传输损耗。结果显示,在辐射雾条件下,波长为10.6μm的远红外光传输损耗最小;在平流雾条件下,能见度小于200 m时,波长为0.85μm的近红外光传输损耗较小,能见度大于200 m时,波长为10.6μm的远红外光传输损耗最小。     

我国典型沙区中沙尘的物理特性

针对我国典型沙区的理论研究和实验结果，着重系统地讨论了我国塔克拉玛干沙漠等典型沙区的有关沙尘浓度，粒径分布，形状分布，介电特性等物理特性及其受环境因素的影响。     

The Study of MMW and MW Attenuation Considering Multiple Scattering Effect in Sand and Dust Storms at Slant Paths

The influence of sand and dust storms on modern MMW and satellite communication systems reliability have been paid more attention to. The attenuations induced by sand and dust storms are estimated by means of Mie-theory and Rayleigh approximation, in the case of the tenuous distribution of particles. With the particle density increasing, however, these method become inadequate, the multiple scattering effects then become dominant for attenuation estimation. The attenuations considering multiple scattering effects are estimated by Monte-Carlo and four fluxes method at horizontal paths. At slant paths, based on multi-layer media model, the attenuations considering multiple scattering effects are calculated by layered Monte-Carlo method at 100, 37, 24, and 14GHz. It is shown that the multiple scattering effects should be considered at the attenuation prediction in the sand and dust storm, which the visibility is about 0.5km and smaller than 0.5km and frequency is about 20GHz. Above 30GHz, the multiple scattering effects due to sand and dust particles should be considered, as visibility is about 1km and smaller than 1km at slant paths.     

同轴送粉激光熔覆中粉末流对光束能量的衰减作用

为了得到同轴送粉激光熔覆中激光束穿过粉末流后的能量变化,研究了粉末浓度分布对激光能量的衰减作用。模拟了稳态、存在基底和熔池的情况下粉末流的空间分布,通过粉末浓度与激光能量衰减的关系,得到了任意粉末分布及激光能量分布下的衰减率。研究了基底对气流场的作用以及基底对粉末的反弹作用两种因素对粉末浓度分布的影响,并比较了平顶形光束在不同熔池尺寸和送粉率下的衰减率。结果表明,存在基底时粉末流对激光的衰减率比无基底作用时一般高2倍以上,与送粉率成正比,在熔池尺寸较小时与其大小成反比。     

The Effect of Attenuation Induced by Sand and Dust Storms on Ka-Band Electromagnetic Wave Propagation Along Earth-Space Paths

Attenuation of millimeter waves induced by sand and dust storms along horizontal paths is analyzed and its expressions applied to earth-space paths is presented. Graphs of the specific attenuation and attenuation versus height and visibility are gotten for two kinds of particle size distribution, namely exponential, lognormal. Results obtained are briefly discussed.     

大气气溶胶对激光传输衰减的影响研究

在大气气溶胶类型、谱分布的基础上,利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性,讨论分析了大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响,计算结果表明,激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响;不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率和谱分布参数,从而决定了其具有不同的散射和吸收特性;气溶胶粒子的数密度越大,其衰减和散射能力就越强,对激光传输的衰减也就越大;但前后向散射的不对称性只与气溶胶谱分布有关,与数密度无关.所得出的结论有助于准确评估大气气溶胶对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用.