近180°水中悬浮颗粒物体积散射函数测量

针对目前国内外现有的体积散射函数测量系统在后向小角度散射测量上的局限性,提出了基于离轴反射式光路的近180°水体体积散射函数测量方法并研发了实验室测量系统。系统采用离轴抛物面反射镜,将后向小角度散射光和入射激光分离,减小了系统后向小角度散射的测量盲区,而且能够获取全方位角的后向小角度散射光信号。选取聚苯乙烯标准粒子用于测量系统定标检验,结果表明,定标后的测量系统能够完成在173°~179.4°范围内水中悬浮颗粒物体积散射函数的测量,角度分辨率为0.01°。经对比分析,体积散射函数测量值与米散射理论值具有很好的一致性,验证了系统测量近180°水体体积散射函数的准确性和可行性。     

颗粒浓度及粒度的光散射在线测量

介绍一种在线监测颗粒浓度及粒度变化的光散射方法。着重提出消除观察窗玻璃污染物对测量结果影响的办法。给出了部分现场实测结果。     

光散射粒度测量中Mie理论的高精度算法

本文在以往计算Ｍｉｅ散射计算的基础上提出一种新的算法。本算法区别于传统的递推算法,精度高、计算范围广。文中推导了该算法的公式,分析了递推公式的不稳定性和应用上的局限性,并指出了本算法的优势。最后给出了部分计算结果并与已发布数据进行了比较。本算法适用的颗粒当量直径为１ｅ５￣１ｅ＋５,折射率虚部０￣１ｅ＋５。     

用波段比值参数提升水体悬浮颗粒物浓度反演模型稳健性的分析

为了得到更加稳健的水体悬浮颗粒物(Suspended Particular Matters, SPM)的反演模型,减少建模数据误差对算法精度的影响,将单波段和对应波段比值的六种经验模型和半经验、半分析模型分别应用于长江口高浊度水域不同航次不同测量仪器测得的实测数据集中,分析了波段比值参数对于提高SPM反演模型稳健性和稳定性的作用。结果表明,采用波段比值参数的模型的精度都远高于相应的单波段模型。在2014年5月和2014年12月航次的数据集中,有的单波段模型失效,总体的最高精度不超过0.5。而相对应的波段比值的建模精度都在0.8左右。另外,将各模型应用于Landsat 8卫星的OLI传感器的遥感数据时,同样,波段比值模型的反演精度高于单波段模型。结果证明,在高浊度的水体中反演SPM浓度时,波段比值遥感参数的应用可以加强反演模型的稳健性。     

太湖水体悬浮颗粒物生物光学模型及MERIS数据反演

根据太湖悬浮颗粒物生物光学特性建立的悬浮颗粒物红外单波段生物光学模型具有明确的机理性.利用2006年至2009年野外实测悬浮颗粒物浓度和水体光学数据对该生物光学模型进行检验和分析.结果表明,悬浮颗粒物比后向散射系数的时空差异是影响总悬浮颗粒物生物光学模型精度的主要因素.总悬浮颗粒物在红外波长的吸收系数对总悬浮颗粒物生物光学模型精度也具有显著的影响.根据中分辨率光谱成像仪(MERIS)悬浮颗粒物 反演结果和野外实测风速数据,太湖沉积物再悬浮将显著增加水体中悬浮颗粒物的含量.     

高稳定性光散射法颗粒物浓度传感器

我国针对环境空气颗粒物污染治理的政策日益严格.为解决工业现场长期测量稳定性的问题,国内外研究者提出采用鞘流结构来制约颗粒物重叠和光腔污染的方案.从光腔结构、质量浓度计算方法和气路结构三方面入手,对传感器的测量精度和抗污染性进行优化.基于光学追迹,对光腔结构进行模拟,以实现散射光的最佳收集效果;通过修正特征参数,降低传感器的测量误差;设计简易内循环模式的鞘气保护结构,降低由颗粒重叠导致的测量误差并对光腔进行保护;研究上述结构下气体流速对总尘浓度(TSP)、PM10和PM2.5检测结果的影响,设置最优的气泵流量.实验结果表明,得到了高稳定性的气溶胶浓度传感器,可同时测量TSP、PM10和PM2.5的质量浓度,测量误差小于±5％.     

多角度动态光散射粒度分布递归非负Phillips-Twomey算法

多角度动态光散射(MDLS)技术具有响应速度快、非接触式测量等优势,相较于单一散射角度测量技术,MDLS能获取更多的反映颗粒特征的散射光信息,可提供更准确的颗粒粒度分布(PSD),而合适的颗粒粒度反演算法能进一步提高MDLS方法的测量准确性。在Phillips-Twomey(PT)算法基础上,提出采用MR-L曲线法确定正则化参数,递归算法求取权重系数并添加非负约束的递归非负Phillips-Twomey(RNNPT)算法,通过准确确定权重系数改善MDLS颗粒粒度分布反演算法的准确性。采用RNNPT算法,在光强相关函数测量噪声为0.01%~1%,对两种单峰模拟分布以及一种双峰模拟分布颗粒体系进行了粒度反演,可知在噪声水平低于0.1%的情况下反演结果均较为理想。将RNNPT算法与递归Phillips-Twomey(RPT)算法和现有的递归Tikhonov(RT)算法进行比较,计算结果表明,RNNPT算法获得的权重系数比误差最小,反演获得的粒度分布与理论值最为接近。     

基于背景扣除法消除土壤基底中Al元素干扰的LIBS实验研究

土壤中重金属的污染严重影响了农业和食品安全，因此，对重金属污染的高效、准确的检测是目前亟需解决的问题。采用激光诱导击穿光谱技术（Laser induced breakdown spectroscopy，LIBS）对土壤中Ni元素进行定量分析时发现，土壤中波长为373.68 nm的Ni元素的特征峰会受到Al元素在373.39 nm处谱线的影响，因此，将纯铝基底土壤光谱与压片土壤光谱进行了对比测量。提出了以纯Al作为基底，采用纯Al基底谱线扣除土壤背景中Al元素谱线的方法，来消除土壤背景中Al元素对Ni元素干扰，该方法被称为背景扣除法。实验确定了两种土壤样品的最佳延迟时间均为1.0 μs，透镜到样品的距离（Lens to sample distance，LTSD）分别为97 mm和96 mm。采用内标法对两种土壤样品中的Ni进行了定量分析，得到纯Al基底土壤样品中Ni元素的定标曲线拟合效果较好，相关系数R2为0.997，最大标准偏差（Relative standard deviation，RSD）为4.34%，采用基底背景扣除法后的纯铝基底土壤样品中Ni元素检测的相对误差降低到4%。实验结果表明:采用LIBS技术对土壤中重金属元素含量测量时，在元素特征谱线有限的情况下，为避免谱线干扰，提高检测精度，采用背景扣除的方法能够有效消除元素间的谱线的干扰。     

光外差法测量光探测器频率响应的系统校准

通过实验证明了光外差法测量光探测器频率响应特性的一种校准方法的有效性.首先根据光外差法的基本原理详细推导了光探测器频率响应的表达式.发现了激光器调谐过程中的输出不稳定性是影响光外差法测量光探测器频率响应特性结果准确性的主要原因.激光器的输出不稳定性主要表现在输出光的偏振方向、光功率以及光谱不稳定造成的拍频信号线宽变化.实验对两个3dB带宽分别为10GHz和50GHz的探测器进行测量,逐一比较了采用与没有采用相应校准方法的结果,验证了该校准方法的有效性.     

干扰背景下瞬时极化测量雷达的目标识别预处理技术

该文以瞬时极化测量雷达的攻防对抗为背景,分析了单极化有源干扰机形成的假目标的极化散射特性。分析结果表明,在同样的干扰样式下,干扰机在分时极化测量雷达和瞬时极化测量雷达下生成的假目标具有不同的散射特性。在单极化有源假目标极化散射特性分析基础上,针对对抗条件下极化雷达无法准确测量目标散射矩阵的情况,提出了一种基于不完整极化测量的目标识别预处理方法。该方法能够有效获取目标三个极化散射矩阵序列,它们可以用作目标识别的稳健特征量。     

基于光散射法的烟尘发生及浓度测量系统设计

目前烟尘浓度测量仪广泛应用在环境监测系统中,但是在实验阶段,烟尘采样部分不易取到烟尘、实际工况中烟道中的浓度不能随实验的需求调节。针对此问题,设计了一种定量浓度烟尘发生装置,该装置使用微量进料器与多种元器件、仪器仪表搭成烟尘发生装置,实现了定量浓度烟尘的发生,通过上位机进行实时监控。并在Mie散射的基础上,基于光散射法设计搭建实验装置,将前向和后向散射法相结合,利用CCD采集光信号,较准确地实现了实时测量颗粒物浓度。     

利用激光器阵列方法测量烟幕对红外辐射的干扰效能

针对目前常用的单通道和多通道激光器测量方法的机理和无法解决的实时测量问题,提出了利用激光器阵列方法测量烟幕对红外辐射的干扰效能的思想。利用红外激光器均匀化整形等技术实现了对烟幕干扰红外成像时红外透过率的实时测量,解决了由于烟幕在红外成像视场中不断变化所带来的透过率测量随机性问题。通过计算典型试验条件下各方法的测量结果,给出了测量精度改进的定量分析。     

水体重金属多元素LIBS测量连续背景光谱去除方法研究

连续背景光谱是影响水体重金属多元素激光诱导击穿光谱(LIBS)定量测量的重要因素,依据背景光谱变化缓慢和特征谱线半峰全宽窄的特性,研究了滑动窗口积分斜率算法去除连续背景的方法。设置合适的窗口宽度和变化率阈值识别背景光谱和特征峰位,对窗口内的背景进行赋值操作,完成整个背景光谱的提取。实验结果表明,Pb、Cu元素特征信号的信背比是背景去除前的5.7倍和1.95倍,特征信号的相对标准偏差分别降低了2%和2.5%。滑动窗口积分斜率算法是一种稳定有效的LIBS光谱背景去除方法,为其他光谱分析技术中连续背景的去除提供了参考。     

基于近前向光散射法的气溶胶浓度测量北大核心CSCD

基于近前向光散射法,实现了多分散亚微米级气溶胶的浓度测量。测量装置采用卤钨灯作为光源,整形后的环状光束被会聚至待测气体处,散射光经透镜收集后,由光电探测器进行探测,分析探测光强度的变化,从而反演出被测气溶胶的浓度。实验结果表明,该测量方法的探测灵敏度能够达到10^(-4)μg·L^(-1),线性响应范围覆盖了6个数量级。该方法可应用于核工业、医药、微电子等领域。     

十字线结构光双目视觉测量的在线匹配方法

一字线及编码(相移)光栅结构光扫描测量系统在复杂曲面数模过程中得到广泛应用,但不能同时保证较低的测量不确定度指标和复杂曲面数模结果的各向光顺性.文章采用双目视觉和十字光配置扫描测量方案,在有效降低测量不确定度指标的同时,利用正交配置的十字光平面,改善了复杂曲面数模结果的各向光顺性.针对十字光双目外极线约束匹配可能存在的多义性问题,提出了附加光平面约束,有效剔除了误匹配点.实验结果表明:该十字光匹配方法可行、具有较好的精度,为后续准确高效地进行空间三角测量奠定了基础.     

钛合金叶片三维测量中背景去除的两步法研究

基于双频栅线法的三维测量系统因其相位的过程不易受到噪声干扰而被广泛应用于三维轮廓测量领域。针对当测量对象为钛合金叶片时,因叶片主体颜色和参考平面颜色对比度太低而引起的叶片连续相位图与背景图像难以区分的问题,提出两步去除背景法:首先将参考平面预置为黑色背景,以增大参考平面与钛合金叶片的颜色对比度,实现有效区分二者的目的;然后结合Matlab软件中的imcrop图像切割函数,进行有效包裹叶片的变形光栅条纹图像的自动截取,进而运用双频栅线法进行相位展开,最终得到完整的叶片连续相位图。实验结果证明,所述方法不仅可以有效地区分开叶片连续相位图与背景图像,从而将背景图像完整去除,同时也提高了整个三维测量系统解相位的精度。     

无线电干扰测量和统计方法国际标准化工作的最新进展——'2002 CISPR Christchurch会议A分会综述

国际无线电干扰特别委员会(CISPR)年会于2002年9月16日至26日在新西兰南部城市克赖斯特彻奇举行,其间负责研究制订无线电干扰测量和统计方法标准的A分会于16日至19日召开了l天的全会和3天的工作组会议及4次临时工作组会议.