一种简易雾霾检测仪的研究

介绍了一种新型雾霾检测系统的设计思路、设计原理、结构组成以及技术指标和应用前景等。该雾霾检测系统采用分布式测量方法,并通过计算机对数据进行接收和处理,结合手机APP实现对区域环境内的雾霾浓度监测。该系统以实用、快捷、低成本为设计初衷,可在愈发严重的雾霾天气下实现对某区域内雾霾浓度的快速、准确测量。该实验装置也是对AVR单片机的实例应用,学生可应用该实例提高对单片机的应用能力和编程能力。     

一种高分辨率遥感图像去雾霾方法

基于遥感多光谱图像中不同谱段对雾霾的不同探测能力,利用对雾霾敏感的蓝谱段构建了雾霾图和非雾霾图;利用对雾霾不敏感的红谱段并采用mean-shift分割来识别亮目标,并对雾霾图进行了修正和补偿,完成了去雾霾处理。以国产高分辨率遥感图像为测试对象,基于常用高分辨率遥感图像质量参数对校正效果进行了评价。研究结果表明,各谱段去雾霾处理后遥感图像质量参数较校正前均得到了提升,非雾霾区域校正后的图像光谱色彩特征与校正前保持了良好的一致性,校正后雾霾区域的细节信息得到了恢复。     

一种产生亚泊松光场的可能途径

本文揭示了单模激光的一个新特点:在一定的泵浦条件下能诱导具有亚泊松光子统计的非经典光场.由此提出了一种产生亚泊松光场的可能途径.     

基于激光云高仪的雾霾过程探测

利用激光云高仪数据资料,得出气溶胶后向散射系数时序图、消光系数廓线图以及能见度,结合探空资料、自动气象站数据以及能见度仪数据,综合分析了雾霾天气过程.结果表明:雾霾天气的出现受气象要素的影响较大,静、小风有利于霾的出现,较高的相对湿度有利于雾霾共存,并且对能见度产生较大影响;雾后向散射强度较大,后向散射系数在垂直方向变化率大,出现高度较低;霾后向散射强度较小,霾空间分布均匀,后向散射系数垂直变化小,出现高度较高.利用激光云高仪数据反演水平能见度和垂直能见度,所得水平能见度与能见度仪所测能见度基本一致.垂直能见度与相对湿度日变化趋势大致相反,与风速日变化趋势基本一致;分析雾和霾天气下后向散射系数随时间变化特征发现,雾霾天气下傅里叶变换的功率谱分布,与雾和霾的边界特征相对应.     

雾霾粒子的紫外光散射特性研究

紫外光与雾霾粒子发生散射后,其散射信道特性能够反映雾霾粒子的相关物理信息,利用无线紫外光单次和多次散射信道模型,采用Mie散射和T矩阵理论分析了霾粒子在不同形态和浓度下的紫外光散射信道特性,以及散射角对散射光强的影响,并完成了紫外光在雾霾环境下的实测。通过理论及仿真分析,得到了不同霾粒子形态下的紫外光通信路径损耗以及光强分布。结果表明：紫外光直视通信方式下,路径损耗随着霾粒子浓度的增大而增大,且通信质量差于晴朗天。非直视通信方式中,在短距离通信时,高霾浓度下的路径损耗小于中低霾浓度,然而随着通信距离的继续增大,高雾霾浓度下的通信质量急剧下降,低霾浓度下通信质量最终达到最优,且距离为200 m时通信质量能优于晴朗环境。当通信距离相同时,三种雾霾浓度下的紫外光散射光强分布均随着散射角的增大而减小,当散射角继续增大并超过90°时,低霾浓度下的散射光强最大。主要原因是虽然散射角继续增大,但是有效散射体体积逐渐减小,因此低霾浓度下的散射光强较大。且当粒子粒径相同时,球形粒子的衰减较非球形粒子大。雾霾环境下实测结果与仿真结果相类似,证明了仿真结果的正确性,并在一定程度上证明了实际大气中雾霾非球形粒子多于球形粒子。     

教学方式的一种尝试

教学方式的改革是整个教学改革的一部分，本文作者介绍一种自学、讨论、总结的课堂教学方式，给教师以启发。     

球形雾霾粒子的紫外光散射偏振特性研究

在我国经济社会快速发展的同时,雾霾天气成为了突出的环境问题,雾霾粒子的测量非常重要。偏振紫外光与大气雾霾粒子发生散射后,散射光偏振状态(Stokes矢量以及偏振度)的改变能反映雾霾粒子的相关物理特性(粒径、复杂折射率等)。基于Mie散射理论建立了紫外光雾霾球形粒子直视和非直视单次散射模型,研究了单个球形粒子和链状结构球形粒子物理特性的改变对散射光偏振状态的影响,并用蒙特卡洛仿真分析已知粒径分布的雾霾粒子浓度对散射光偏振状态的影响。结果表明：针对单个球形粒子,随着粒子粒径的增大Stokes矢量中散射光光强(I_s)随之增强,粒子复折射率虚部为先增大后较小,偏振度也是在不断增大,且复折射率虚部较小时,偏振度增加趋势快;对于粒径分布不变的雾霾粒子,随着粒子的浓度增加,雾霾粒子的散射系数、消光系数和吸收系数均呈线性增加,但是I_s先增大后减小。针对链状球形粒子,随着粒子个数的增加,I_s均呈现增大的趋势,且偏振度可用于区分链状球形粒子是否由相同球形粒子组成; 相同球形粒子组成链状结构中,I_s随着粒子数量的增加而线性增大,偏振度不改变;不同球形粒子组成的链状结构,I_s以及偏振度的变化趋势可以区分粒子物理特性。     

基于STM32大气动态雾霾检测系统的设计

大气的质量直接关系到人们的生存环境,衡量大气污染的程度和对身体健康造成的伤害,都离不开对大气的检测。如何进行检测,用什么方法来评判,本文提出一种方法来实时检测大气雾霾的状况,尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶。大气雾霾监测系统利用雾霾检测器和GPRS传导,将所在地雾霾情况实时监测传输给手机APP终端,手机接收之后将数据整合显示给使用者,达到雾霾监测和提前应对恶劣天气的作用。     

雾霾对典型地物光谱曲线测量的影响分析

我国雾霾的发生时间成常年化趋势,且在几十年内都可能存在,雾霾对地物光谱曲线测量的影响是不可避免的,而反射率光谱是众多遥感参数反演的基础,因此定量分析雾霾对典型地物光谱曲线测量的影响是丞需解决的问题。本文以简易的雾霾模拟实验室为基础,实际测量了不同雾霾浓度(晴空,浓度分别为35,75,150)下植被、土壤和水泥地的反射率光谱,同时与室外太阳光照下同一样本进行了对比测量和分析。本文首次综合分析不同雾霾浓度对植被、土壤、水泥地等典型地物反射率光谱曲线测量的影响,对定量分析雾霾对遥感监测、应用的影响具有重要意义。主要的研究结论有：草坪、土壤、水泥地等主要地物测量的反射率光谱曲线在晴空时反射率值最高,反射率光谱曲线也最平滑,随雾霾颗粒物浓度的增加,各主要地物的反射率都呈降低趋势,但降幅都不尽相同,降幅没有明显的规律可循;雾霾对各主要地物测量的反射率的影响,在不同波段、不同含水量状况都不尽相同,因此利用统计规律消除雾霾影响有较大困难。雾霾对地物测量的光谱的影响仍需进一步深入研究。     

南京地区低空雾霾气溶胶的拉曼-瑞利-米激光雷达测量

利用拉曼-瑞利-米激光雷达对南京北郊雾霾气溶胶进行观测和分析,并和气象预报相比对。2009年12月2日进行了长时间连续的观测实验,分析比较2009年12月2日观测的雾霾激光雷达距离矫正信号和2011年1月10日南京北郊晴空大气边界层气溶胶激光雷达距离矫正信号的区别和特征。实验结果表明:2009年12月2日10:00至19:00观测出现雾霾,激光雷达观测到雾霾出现的时间段和当天南京气象预报相吻合;南京北郊雾霾出现在低空300 m左右,厚度大约为700 m,大气边界层气溶胶出现的高度为1 000 m左右,厚度大约为1 500 m。     

利用激光光梯度力消除气溶胶雾霾粒子的机理研究

针对气溶胶雾霾粒子在大气流中所受力的平衡体系(旋转升力平衡重力, 粒子与粒子之间依靠斥力形成稳定的网状的力平衡体系)的问题, 提出了用激光光梯度力破坏力平衡进而消除雾霾的新机理. 首先, 根据牛顿第二定理, 得到了粒子所受力的非线性方程组, 应用Runge-Kutta 法积分求解了雾霾颗粒在大气流中所受的主要力(空气曳引阻力、范德瓦耳斯斥力、旋转升力)的数值, 成功验证了西安市2013年12月17-25日、2014年2月20-26日两次雾霾检测试验结论: 在雾霾过程中, 粒径在0.5-0.835 μm径段的粒子数浓度增加最明显. 其次, 在雾霾粒子形成的均匀介质中, 计算了激光光梯度力的大小. 研究发现, 激光光梯度力的数量级恒大于雾霾颗粒所受主要力的数量级, 激光光梯度力完全可以破坏雾霾颗粒所受力的平衡体系. 因此, 用激光光梯度力消除雾霾是可行的, 这种新的解决雾霾的方法对人们的实际生活、环保及创建美丽的蓝天具有非常重要的意义.     

产生超对称态的几种可能途径

在以前工作的基础上,计算了飞行 K^-奇异交换反应⁹Be（K^-,π^-）_A⁹Be 和¹³C（K^-,π^-）_A¹³C 的角分布.在平面波冲量近似下,计算了协同产生反应到达超核 _A⁹Be、_A¹³C 的奇异相似态和超对称态的微分截面的相对比,并且估算了这些微分截面绝对值.根据这些计算,讨论了通过奇异交换反应和协同产生反应产生超对称态的可能性.     

雾霾对基于弹光调制检测系统的影响

近几年我国的雾霾日趋严重,不但对人的健康造成危害、对空中交通造成安全隐患,同时也对很多应用于户外的光学设备造成了影响。为了定量分析不同雾霾等级对基于弹光调制痕量气体浓度检测系统性能的影响,设计了一种测试系统,定量比较了在同一系统中不同PM2.5浓度条件下对等量VOC气体浓度反演的影响。实验中实地采集不同PM2.5浓度的样气,再分别与标准待测气体混合,最终通过对透射光光谱变化和待测气体浓度反演数据的比较,定量分析PM2.5浓度对系统的影响。实验中选用甲醛和苯作为待测气体,分别配制了六种浓度的待测气体,对6个雾霾浓度等级（No.1-No.6）分别进行了测试。实验结果显示,当PM2.5浓度增大时,系统光能吸收率降低。当PM2.5浓度等级小于No.3时,衰减变化相对缓慢,而大于No.3后衰减效果明显增强。当PM2.5浓度小于150 μg·m-3时,测试精度优于90%;当PM2.5浓度超过150 μg·m-3时,对VOC浓度反演的影响变强,当达到350 μg·m-3时,测试误差将近30%。由此可见,PM2.5浓度对弹光调制系统的气体浓度检测具有显著影响。     

切比雪夫雾霾粒子的紫外光散射偏振特性研究

雾霾天气已严重影响人们的日常生活,通过检测雾霾粒子的紫外光散射偏振特性可以有效分析雾霾成因。矿物粒子、灰尘粒子等雾霾颗粒均有小规模表面粗糙度的形态学特征,因此可用切比雪夫粒子作为模型分析。“日盲”紫外光与切比雪夫雾霾粒子相互作用发生散射,散射光偏振特性可反演切比雪夫雾霾颗粒物理性质(如粒子尺寸参数、复杂折射率、粒子形变、波纹参数)。采用紫外光单次散射模型和T矩阵方法,仿真分析切比雪夫雾霾粒子物理参数与散射光偏振特性(Stokes矢量和偏振度)之间的关系,结果表明：粒径对散射光Stokes矢量Is和Qs随散射角的变化趋势影响很大,粒子的粒径和复杂折射率虚部的变化会造成散射光偏振度随散射角的变化趋势的改变;具体分析散射角度为10°时,得到粒径对Is和Qs的数值影响最大,当粒径r<1 μm时,Is随粒径呈现抛物线趋势;切比雪夫粒子形变的增大,Is呈现先增大后减小的趋势。     

典型雾霾粒子及团簇的散射吸湿增长特性

为探究雾霾粒子吸湿性引起的散射吸湿增长特性,基于雾霾粒子湿度增长模型,利用Mie散射理论和多球T矩阵计算方法,详细研究了硫酸、硫酸铵、沙尘、硝酸铵以及碳质气溶胶5种典型雾霾粒子及其团簇在入射波长为532 nm、相对湿度在60%～95%范围内的散射吸湿增长特性。研究结果表明:对单一雾霾粒子,硫酸、硫酸铵以及硝酸铵这类二次水溶性无机粒子及其团簇的散射吸湿增长较突出,沙尘较为平缓,而碳质气溶胶则呈现抑制作用,同时,小粒径粒子的散射吸湿增长因子呈指数增长,而大粒径粒子则呈波动、负增长趋势;对于雾霾粒子的团簇,散射吸湿增长因子曲线整体增幅减小,粒子团簇的体积分数对散射吸湿的影响明显,随着体积分数的增加,散射吸湿增长因子曲线的波动频率增大,同时振幅减小,但整体呈现的吸湿增长还是由团簇粒子的粒径范围与成分决定,其中团簇粒径范围影响较大。这为探究雾霾粒子散射吸湿增长特性和研究大气污染提供了理论支持。     

一种无需定标的地基激光雷达气溶胶消光系数精确反演方法

如何对低云下雾霾的激光雷达探测数据进行准确定标,一直是米散射激光雷达数据反演中一个有待解决的问题.对于低云和雾霾同时出现的天气,激光很难穿透云层,不能利用大气清洁层对激光雷达信号定标.而对于探测高度小于6 km的便携式米散射激光雷达,由于探测高度较低,也很难利用大气清洁层对激光雷达数据进行定标.本文根据Fernald前向积分方程的特点,提出了一种气溶胶消光系数迭代算法.通过对反演过程进行特定设置,每经过一次迭代,利用气溶胶消光系数迭代算法得到的气溶胶消光系数反演值与其真实值之间的差值就会相应减小.经过几次迭代后,气溶胶消光系数反演值与真实值之间的差值就会小到可以忽略不计.初步反演结果表明:利用气溶胶消光系数迭代算法,无需对激光雷达探测数据定标就能精确反演出气溶胶消光系数廓线.     

拓扑超导电性可能是一种扭曲

正没有人会质疑石墨烯是一种令人兴奋的材料,或许它的发现者值得获诺贝尔奖。如果你是一个强关联电子材料爱好者,石墨烯的单层碳原子原本没有多少吸引力。这一印象在今年早些时候发生了变化,当时有两项关于"扭曲石墨烯"的新实验报道。这种非典型形式的石墨烯由一对紧靠的单层石墨烯片组成,扭转使它们的碳原子稍微偏离上下对准(见图)。第一个实验表明,一个小的扭转角使传导电子形     

介子结构中的一种可能位势

本文在层子模型的基础上,应用B-S方程讨论了介子结构。结果指出,如果引入深底方位阱、谐振势和库仑型势的迭加位势,用于讨论介子束缚态时,能初步解释介子的能谱、平均半径与原点波函数等特性。     

一种可能的强子结构新模型

最近在DESY和SLAC又发现了一些族粒子的新成员。当然,目前实验上还有些争议,但大体上共八个:J(3.1),'(3.7),'(4.1),'(4.4),χ(2.8),P(3.41),P(3.51),P(3.53)。这八个新粒子,能较自然地填充在我们这个新模型里。 我们假定构成强子的基础粒子总共七个:通常的SU_3三重态轻层子u,d,s和SU_4四重态重层子u′,d′,s′,c′,其中 u′,d′是同位旋二重态,电荷分别为2/3,—1/3。s′,c′均