Theoretical analysis of stack gas emission velocity measurement by optical scintillation

Theoretical analysis for an online measurement of the stack gas flow velocity based on the optical scintillation method with a structure of two parallel optical paths is performed. The causes of optical scintillation in a stack are first introduced. Then, the principle of flow velocity measurement and its mathematical expression based on cross correlation of the optical scintillation are presented. The field test results show that the flow velocity measured by the proposed technique in this article is consistent with the value tested by the Pitot tube. It verifies the effectiveness of this method. Finally, by use of the structure function of logarithmic light intensity fluctuations, the theoretical explanation of optical scintillation spec- tral characteristic in low frequency is given. The analysis of the optical scintillation spectrum provides the basis for the measurement of the stack gas flow velocity and particle concentration simultaneously.     

光束质量对闪烁和流速测量的影响分析

给出了用发光二极管测量闪烁和流速光源远场理想特性的表达式.波前扭曲可以分解成波前倾斜和曲率改变两部分来处理.波前倾斜和离轴接收信号的情况相当，对测量结果影响不大.当波前曲率半径不等于到光源的距离时，对流速和闪烁强度测量都会带来不能忽略的误差，路径加权函数的对称特性也会改变.最后给出的流速测量的实验结果和理论计算是一致的.     

大气参数布网遥测系统

 给出了的一种大气参数布网遥测系统,该系统用微机采集温度、湿度、风向风速等参数,并且用无线通讯的方式进行多点布网测量,实现多点同步观测。最后还对实际测量的结果做了初步的分析。     

大气对流边界层光传输的实验室模拟

利用湍流池模拟大气对流边界层的光传输,同时测量了到达角起伏和光路上的温度脉动。结果表明,在混合层的上部,对数温度谱偏陡,和大气中的观测结果一致,到达角起伏谱也偏陡,但到达角起伏谱曲线反映了湍流在小尺度范围内具有各向同性的特征,此时利用温度脉动方法得到的折射率结构常数小。当边界层顶部逆温层消失,发展为完全对流状态时,温度谱幂率等于“－5／3”,到达角起伏谱害虫率等于“－8／3”,两种方法测量得到的折射率结构常数一致。     

对流湍流池Fried相干长度的光学结构

利用不同的方法，测量并比较了用自适应光学补偿实验的对流湍流池的相干长度，给出到达角起伏谱和起伏方差的概率分布，结果表明，在对流湍流池中，光束的到达角起伏谱满足“－８／３”幂，由于相位起伏服从正态分布，因此到达角起伏的方差呈Ｘ＾２分布，到达角起伏在水平和垂直方向上的谱完全一致表明了湍流池湍流的各向同性特征，相干长度与对流湍流池上下温差的实验结果，符合以往对流湍流池的流体力学和热力学相心关系。     

近地面折射率结构常数的长期测量和统计分析

 统计分析了1997～2000年合肥地区一复杂地形处近地面折射率结构常数的测量数据。给出了不同下垫面、不同季节、不同高度上的统计结果。白天强弱依次为6月、5月、4月、9月、1月。白天水面上比草地上小，夜间比草地上大。不论白天还是夜晚，近地面结构常数都随高度递减，且3～10m高的结构常数递减较慢，10～15m高的结构常数递减较快。结构常数随月份的日变化与模式计算结果基本一致。     

一维大气边界层光学折射率结构常数的数值模式

 提出了一种大气光学折射率结构常数的数值模式。通过解大气边界层风速、位温度、绝对湿度预报方程,表面热平衡方程和土壤热传导方程，得到地表温度、表面层的动量通量、显热通量和潜热通量。再由Monin Obukhov相似理论，从湍流通量和温度结构常数的经验关系计算出折射率结构常数。     

对流湍流池光学湍流的空间和时间结构分析

分析了用于自适应光学波前补偿实验的对流湍流池折射离和光强起伏的空间、时间结构,建立了平均速度很小或等于零时的相关函数,讨论了速度起估对相关的扩散作用。数值计算和实测的结果表明：速度起估不仅使时间相关减小,而且使频谱的内尺度减小。     

基于光闪烁法的烟气流速反演和路径加权函数的分析

为了对工业管道排放的污染气体的流速进行连续监测,设计了一种双路平行对射式烟气流速测量系统,并对基于光闪烁法测量烟气流速的相关理论进行了研究.利用相位屏技术对湍流介质中的光闪烁现象进行了理论分析,得到了用于工业管道烟气流速反演的光闪烁互相关的表达式.对烟气流速反演过程中平均流速的路径加权问题进行了探讨,给出了路径加权函数,数值模拟表明路径加权函数具有近似高斯线型的轴对称分布特性,反映出管道中心流速对于平均流速的较大贡献.在此基础上,分析了光源光谱对路径权重函数的影响,实验证明由于光源光谱具有一定的带宽,使得路径加权函数值有一定的变化,但加权函数的分布形状保持不变.对于平均流速的路径加权函数的分析为计算工业管道中烟气流速的空间分布提供了依据.     

一维大气边界层光学折射率结构常数数值模式的实验检验

 提出了一种大气光学折射率结构常数的数值模式。一次输入日期、时间、经纬度、温度、湿度、风速、粗糙度、土壤参数，云量等相关参数，可得到24h内的温度、湿度、风场、折射率结构常数等量。通过与实测对比表明，无论是月平均折射率结构常数还是某天的折射率结构常数，模式计算与实测数据都符合得很好。模式计算的向下总辐射通量与实测数据基本一致。