椭圆截面非球形颗粒群的多重光散射

尽管非球形下一些特殊形状颗粒的单散射已被得到,球形多颗粒系（颗粒群）的多重散射也被研究,但至今仍未得到非球形颗粒群的多重散射.文中建立了一类椭圆截面非球形颗粒模型,求得其散射相位函数,借助于辐射传播方程,考虑形状及大小分布,得到了该类颗粒群的多重光散射.在两种特例情况下的结果能与已有的结果符合较好,说明了方法的可靠性.计算分析表明：非球形颗粒群的多重散射光强角分布要比球形颗粒平坦.椭圆截面颗粒的粒度或形状参数越大,多重散射光越集中于小的散射角;粒度分布或形状分布越宽,多重散射光强的角分布越平坦.随着光学厚 关键词： 多重光散射 颗粒 非球形 椭圆截面     

利用Turbiscan多重光散射技术研究常温液体奶酪的稳定性

常温液体奶酪是一种能够在室温下贮藏3~6个月的奶酪产品。液体奶酪在经高温处理后体系中的微生物数量达到商业无菌水平,但由于液体奶酪是一种水包油的不稳定乳液体系,在常温贮藏过程中,由于分散相颗粒的迁移和粒径大小变化导致乳液体系容易出现聚集、絮凝、浮油及沉淀等失稳现象,从而影响产品品质,缩短产品货架期,准确判断液体奶酪的稳定性对优化其加工条件具有重要意义。传统液态乳制品的稳定性评价主要是通过加速实验后肉眼观察分层、沉淀等情况,以及动态光散射等手段,尚缺乏快速可靠以及量化的评价标准。Turbiscan多重光技术在测试流体的稳定性时,无需对样品进行前处理,可实时检测样品的背向散射光和透射光的强度,计算出体系内部颗粒的迁移速率、沉淀层的厚度、体系的不稳定指数等参数,因此是评价流体稳定性的有效手段。研究利用Turbiscan多重光散射技术评价乳化盐、乳化剂、稳定剂和甜味剂的添加量对常温液体奶酪稳定性影响,同时以TSI值和感官得分为响应值,采用响应面法中的Box-Behnken试验设计模型优化常温液体奶酪的最佳配方工艺条件,并分析了导致常温液体奶酪不稳定的主要因素。研究发现：当乳化盐添加量为0.20%,0.40%,0.60%和0.80%时,24 h后的不稳定性指数从0.4增加到12.6;当乳化剂添加量为0.80%,1.0%时,24 h后的不稳定性指数从0.95增加到3.9;当稳定剂添加量为0.7%,0.9%时,24 h后的不稳定性指数从0.9增加到1.3,而甜味剂对体系整体稳定性的影响差异不显著。各因素对常温液体奶酪的不稳定性指数和感官得分影响顺序为乳化盐添加量（A）＞乳化剂添加量（B）＞稳定剂添加量（C）。乳化盐添加量0.60%、乳化剂添加量0.60%、稳定剂添加量0.70%、甜味剂添加量5.5%时,产品品质最佳且稳定性最高,在此优化条件下,样品在37 ℃,24 h内的整体不稳定指数值为0.80,样品顶端、底端的背散射光强变化值分别为0.66和0.78,感官评分为89分。研究表明通过调整乳化盐、乳化剂和稳定剂的用量能够很好地解决常温液体奶酪分层的问题,提高常温液体奶酪的稳定性。     

利用Turbiscan多重光散射技术评价pH值与钙离子对脱脂乳的热稳定性的影响

热稳定性直接影响牛乳的加工与感官特性,准确判断牛乳的热稳定性对优化液态乳制品的加工条件具有重要意义。然而,当前液态奶的稳定性评价主要是通过加速实验后肉眼观察分层、沉淀等情况,以及动态光散射等手段,尚无快速可靠以及量化的评价标准,严重制约了热处理工艺的选择效率。Turbiscan多重光技术在测试流体的稳定性时,无需对样品进行前处理,可实时检测样品的背向散射光和透射光的强度,计算出体系内部颗粒的迁移速率、沉淀层的厚度、体系的不稳定指数等参数,因此是评价流体物理特性的有效手段。研究以动态光散射测试结果为对照,利用Turbiscan多重光技术测定了脱脂乳经过80 ℃条件下加热30 min后,分别在pH值6.3,6.5,6.7和6.9,CaCl₂的浓度在0,20,40,60和80 mmol·L-1条件下的热稳定性。结果表明,当CaCl₂添加量为20,40,60和80 mmol·L-1时,脱脂乳的z-平均直径从152.7增加到1 284.4 nm,20 h后的不稳定指数值从0.98增加到17.04,样品顶端的背散射光强变化值从-4.3降低到-37.4,底端的背散射光强变化值从2.2增加到14.7;当样品的pH值分别为6.3,6.5,6.7和6.9时,脱脂乳的z-平均直径分别为148.1,152.7,132.4和122.4 nm,20 h后的不稳定指数值分别为1.32,1.02,0.98和1.41,样品顶端的背散射光强变化值分别为-3.1,-4.7,-4.2和-5.6,底端的背散射光强变化值分别为5.7,3.4,4.1和6.8。结果表明,随着CaCl₂添加量的增加,脱脂乳的热稳定性显著降低,pH值对脱脂乳热稳定性的影响较小。同时发现,与动态光散射技术相比,Turbiscan多重光散射技术可更精确、方便、快捷地获得热处理后的牛乳背散射光强值和体系不稳定指数等牛乳稳定性指标,从而明确热处理导致的乳蛋白分散体系的不稳定性发生的机理。Turbiscan多重光散射技术比动态光散射技术测定更方便快捷,该研究对优化乳制品加工工艺具有重要指导意义。     

椭球粒子电磁散射的边界条件的讨论

关键词：     

群体雾粒子散射模型及散射角谱研究

如何提高制导精度是研制制导系统所要关心的问题,在有雾的天气情况下,群体雾粒子的散射是影响制导精度的重要因素之一。在Mie理论的基础上,从单个球形粒子的散射效率因子出发,得到了1～6μm群体粒子的散射系数。根据布格尔定律导出了群体粒子对激光束的散射光强表达式,然后在接收器视场角范围内,模拟了散射光强的分布情况。结果表明,沿着激光束的传播方向,散射光强存在比较大的起伏,并且越靠近接收器的视场中轴线,散射光强有减少的趋势。     

群体雾粒子散射模型及散射角谱研究

 如何提高制导精度是研制制导系统所要关心的问题,在有雾的天气情况下,群体雾粒子的散射是影响制导精度的重要因素之一。在Mie理论的基础上,从单个球形粒子的散射效率因子出发,得到了1～6μm群体粒子的散射系数。根据布格尔定律导出了群体粒子对激光束的散射光强表达式,然后在接收器视场角范围内,模拟了散射光强的分布情况。结果表明,沿着激光束的传播方向,散射光强存在比较大的起伏,并且越靠近接收器的视场中轴线,散射光强有减少的趋势。     

含核椭球粒子后向散射特性研究

基于T矩阵方法,给出了随机取向、轴对称、含核椭球粒子的散射计算方法,散射体的核和外壳均可为非球形粒子,内层粒子和外层粒子可以为同心也可为不同心,整个粒子具有轴对称性.以含核椭球粒子为模型,计算了含有吸收性内核的水凝物气溶胶的散射特性,分析了核的大小、形状以及位置对后向散射的影响.计算结果表明,后向散射对内核的形状、大小...     

多重光反馈的激光自混合干涉

对多重光反馈的激光自混合干涉现象进行了实验观察,并基于含复合腔激光器结构,建立了系统模型,模型的仿真结果与实验结果相吻合,研究结果有助于设计高分辨的位移测量系统。     

随机取向双层椭球粒子偏振散射特性研究

基于T矩阵方法,给出了随机取向、轴对称、含核椭球粒子的散射计算方法.散射体的核和外壳均可为非球形粒子,整个粒子具有轴对称性.以含核椭球粒子为模型,计算了含有吸收性内核(黑炭,black carbon)的水凝物气溶胶的散射特性,分析了核的大小、形状对消光系数、散射系数、吸收系数、不对称因子、单次散射反照率以及Muller矩阵等的影响. 关键词： 光散射 T矩阵 Muller矩阵 椭球粒子     

近距离雾的激光多次散射模拟

为了满足精确快速获取雾的多次散射仿真需求,在近程雷达距离较近情况下,将雷达方程和Mie散射理论相结合,提出一种快速有效的激光多次散射计算方法.首先通过雾滴谱模型建立雾颗粒的几何模型,然后根据Mie散射理论获得的单个粒子的散射函数计算激光在雾模型中单个颗粒的一次散射和二次散射功率密度,结合雷达方程推导出雾的多次等效散射截面和散射系数计算函数.模拟计算表明:雾的激光二次等效散射截面与雾浓度的2/3次方成正比,二次散射系数随能见度增加的衰减比一次散射系数快.     

太赫兹波在雾中的多重散射特性

太赫兹(THz)波作为微波和毫米波的延伸,它所提供的通信带宽和容量远大于毫米波。在随机介质中传播时,不但会发生时域和空域的形变,介质中的粒子还会对入射波发生散射,这些都会使得脉冲信号发生衰减。根据Mie理论与随机离散分布粒子的波传播与散射理论,计算了THz波信号入射下雾滴粒子的消光系数。结合雾滴粒子谱分布,得到了雾媒质的平均体系散射特性,采用蒙特卡罗法得到了平流雾对THz信号的多重散射特性,计算了THz波段信号对平流雾的透过率与反射率,分析了THz波段信号的前向、后向散射特性随散射角的分布。结果表明,低能见度大气环境中,雾对THz波产生的吸收和衰减不容忽视。相关研究结果对THz在大气传输、通信等方面的应用具有重要意义。     

随机取向群聚椭球粒子光散射特性研究

利用离散偶极子近似方法,考虑单元粒子之间的电磁相互作用,数值计算了随机取向的不同尺度参数、不同纵横比的群聚椭球粒子的缪勒矩阵元素,给出了各个缪勒矩阵元素的角分布曲线,探讨了随机取向的群聚椭球粒子的尺度参数、纵横比、基本粒子相对位置对其缪勒矩阵元素的影响。并将随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与单个等效球形粒子的数值结果进行了比较。结果表明,随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与等效球形粒子的光散射特性存在很大差别,基本粒子的形状越偏离球形,这种差别就越大; 随机取向群聚椭球粒子中椭球粒子的纵横比和相对位置对整个群聚粒子的缪勒矩阵元素存在不同程度的影响,并且此影响随着粒子尺度参数的增大而变得更加显著。     

随机取向群聚椭球粒子光散射特性研究

利用离散偶极子近似方法,考虑单元粒子之间的电磁相互作用,数值计算了随机取向的不同尺度参数、不同纵横比的群聚椭球粒子的缪勒矩阵元素,给出了各个缪勒矩阵元素的角分布曲线,探讨了随机取向的群聚椭球粒子的尺度参数、纵横比、基本粒子相对位置对其缪勒矩阵元素的影响。并将随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与单个等效球形粒子的数值结果进行了比较。结果表明,随机取向群聚椭球粒子的光散射特性与等效球形粒子的光散射特性存在很大差别,基本粒子的形状越偏离球形,这种差别就越大; 随机取向群聚椭球粒子中椭球粒子的纵横比和相对位置对整个群聚粒子的缪勒矩阵元素存在不同程度的影响,并且此影响随着粒子尺度参数的增大而变得更加显著。     

光学厚度对颗粒媒质的多重散射的影响

基于辐射传播方程及多重散射基础理论,利用Fraunhofer近似,对颗粒媒质的多重散射光强进行了计算。研究了光学厚度对多重散射的影响,揭示了多重光散射的角分布特征,光强大小随光学厚度的变化,以及单散射引起的误差等方面的规律。为实际的颗粒媒质的光学测量等提供了理论根据。     

Multiple scattering and modeling of laser in fog

When a laser is transmitted in fog, and the water droplets will scatter and absorb the laser, which affects the intensity of the laser transmission and the accuracy of radar detection. Therefore, it is of great significance to study the laser transmission in the fog. At present, the main method of calculating the scattering and attenuation characteristics of fog is based on the radiation transmission theory, which is realized by a large number of numerical calculations or physical simulation methods, which takes time and cannot meet the requirements for obtaining the fast and accurate results. Therefore, in this paper established are a new laser forward attenuation model and backward attenuation model in low visibility fog. It is found that in low visibility environments, the results calculated by the Monte Carlo method are more accurate than those from most of the existing forward attenuation models. For the cases of 0.86-μm, 1.06-μm, 1.315-μm, 10.6-μm typical lasers incident on different fogs with different visibilities, a backscatter model is established, the error between the fitting result and the calculation result is analyzed, the backward attenuation fitting parameters of the new model are tested, and a more accurate fitting result is obtained.     

基于Mie理论的水雾粒子多光谱消光特性研究

基于Mie散射理论,建立了水雾粒子的消光模型,计算了水雾粒子的多光谱消光特性,分析了水雾的消光特性与水雾粒子粒径之间的关系。结果表明:不同波长条件下,最佳水雾消光性能所对应的水雾粒子粒径也不同;半径在0.22~0.53μm的水雾粒子对可见光的消光性能最好;半径在0.81~8.15μm的水雾粒子对中、远红外辐射的消光性能最好;对于1.06μm和10.6μm两个军用激光常见波长,水雾粒子半径应分别为0.89μm和8.15μm,才能达最佳消光效果。     

Light scattering by groups of spherical particles

Light scattering by groups of spherical particles is considered. It is shown that the structure of the groups and their orientational distribution can be judged from the spectrum and polarization of the scattered light. Syktyvkar State University, 55, Oktyabr'skii Ave., Syktyvkar, 167001, Russia. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 2, pp. 228–231, March–April, 1997.     

用蒙特卡罗方法计算光通过薄层随机分布粒子的散射

本文利用蒙特卡罗方法计算准直光束通过薄层随机分布粒子散射的透射和反射光强,并和输运理论的扩散近似结果做了比较。当散射接近各向同性时两者符合良好。当散射明显地成为各向异性时,蒙特卡罗方法的结果是合理的,而输运理论的扩散近似失效。