基于激光器输出模式的离轴激光雷达重叠因子计算及近场信号校正

基于几何分析,将离轴激光雷达在近距离范围内望远镜视场与发射激光分布的交叠区分为三种形状,并给出了计算离轴激光雷达重叠因子的解析计算公式.基于该公式和发射激光的高斯分布得到了本实验室Mie散射激光雷达重叠因子随高度的变化曲线.利用该曲线对成都地区在不同天气状况下的雷达回波信号进行了校正.在此基础上,利用Klett算法对校正后的回波信号进行了反演,得到了532 nm波长大气消光系数随高度的变化曲线.结果表明,基于文中校正方法得到的大气消光系数能反映实际的天气情况. 关键词： 离轴雷达 重叠因子 高斯模式     

离轴激光雷达重叠因子解析研究

为了对离轴激光雷达的近场信号进行校正,本文根据离轴激光雷达重叠因子的定义,利用高斯光束光强的解析传输公式,并考虑到离轴激光雷达系统激光分布与望远镜视场的五种关系,得到了利用雷达系统参数表示的离轴激光雷达重叠因子的解析计算公式。基于该公式对澳门地区雷达回波信号进行了校正和反演,所得结果证明了解析公式的有效性。利用解析公式通过数值计算方法详细研究了雷达系统参数对离轴激光雷达重叠因子的影响,该结果对激光雷达系统设计具有一定的参考价值。     

基于舰船尾流激光雷达的Monte Carlo模型及方差消减方法研究

对舰船尾流激光散射机理及探测过程的数值模拟是研究舰船尾流激光探测与制导的重要基础.首先分析了Monte Carlo方法引入到尾流激光雷达数值模拟领域研究的可行性.结合自行研制的尾流激光雷达实际参数,建立了尾流激光探测的Monte Carlo数值仿真模型.通过对仿真结果进行统计,深入剖析了仿真结果方差大及光子利用率低等问题的成因.为解决该问题,基于有偏采样理论和分裂-轮盘赌基本原理提出了接收光学视场内光子强行碰撞方法和以光子自由程总长度为准则的光子分裂方法,并进行了两方法的融合.仿真与实验结果的对比分析表明,提出的模型仿真结果与实验数据符合较好,验证了模型的正确性;提出的接收光学视场内光子强行碰撞方法和光子分裂方法能有效减小方差并提高光子利用率;解决了Monte Carlo方法引入到尾流激光雷达模拟过程中的适用性问题.     

铁磁超晶格的Monte Carlo计算

本文用 Monte carlo 方法计算铁磁 Ising 超晶格的磁化强度,磁化率随温度和薄膜厚度的变化关系.计算结果表明,除了在超晶格居里点有一连续相变外,在低温下磁化率还有一个异常峰,这一异常是界面邻近效应所致.     

重离子径迹结构的Monte Carlo计算模型

阐述了一种称之为分段连续减慢近似的方法，建立了新的计算重离子等效生物组织－液态水径迹结构及能量沉积分布的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ计算模型，目的在建立细胞损伤强度和损伤范围与重离子参量之间的关系从理论上探索重离子生物效应的机理。     

相干激光雷达中最大似然离散谱峰值估计及Monte Carlo仿真

相干测风激光雷达中一个核心的问题是从微弱的气溶胶后向散射信号中估计出风速。基于零均值复高斯随机过程协方差矩阵统计模型的后向散射信号,首先讨论了最大似然(ML)离散谱峰值(DSP)风速估计算法的克拉美-罗下界(CRLB)与由Fisher信息矩阵论得到的精确CRLB之间的关系。其次,对于ML DSP估计应用于相干测风激光雷达中协方差矩阵统计模型的后向散射信号时,使用计算机Monte Carlo仿真的方法研究了风速估计的概率密度函数。分别讨论了信噪比、激光脉冲累积发数和发射激光脉冲宽度对ML DSP风速估计性能的影响。计算仿真结果表明:ML DSP风速估计的CRLB低于精确的CRLB;在信噪比为-20dB,100发激光脉冲累积和信噪比为-30dB,10 000发激光脉冲累积条件下,ML DSP风速估计中"坏"的估计值所占的比例都为0,"好"的估计值的标准差分别为0.62m/s和0.50m/s。     

相干激光雷达中最大似然离散谱峰值估计及Monte Carlo仿真

相干测风激光雷达中一个核心的问题是从微弱的气溶胶后向散射信号中估计出风速。基于零均值复高斯随机过程协方差矩阵统计模型的后向散射信号,首先讨论了最大似然（ML）离散谱峰值（DSP）风速估计算法的克拉美-罗下界（CRLB）与由Fisher信息矩阵论得到的精确CRLB之间的关系。其次,对于ML DSP估计应用于相干测风激光雷达中协方差矩阵统计模型的后向散射信号时,使用计算机Monte Carlo仿真的方法研究了风速估计的概率密度函数。分别讨论了信噪比、激光脉冲累积发数和发射激光脉冲宽度对ML DSP风速估计性能的影响。计算仿真结果表明：ML DSP风速估计的CRLB低于精确的CRLB;在信噪比为－20 dB,100发激光脉冲累积和信噪比为－30 dB,10 000发激光脉冲累积条件下,ML DSP风速估计中坏的估计值所占的比例都为0,好的估计值的标准差分别为0.62 m/s和0.50 m/s。     

基于Monte Carlo方法模拟薄膜生长

本文运用Monte Carlo方法,通过计算机模拟研究了真空镀膜过程中沉积速率、自由粒子迁移率、粒子沿分形迁移等对薄膜生长过程的影响。     

用Monte Carlo方法计算电子散射和穿透深度

为了深入了解电子与固体相互作用时产生的特征Ｘ射线和背散射电子等信号分布情况,我们从Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ散射出发,利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法,在国产Ｔ！－１６型电子计算机上进行了计算．计算了几种纯元素的背散射系数、最大的电子穿透深度以及Ｃｕ－Ａｕ,Ａｇ－Ａｕ两种合金的背散射系数．二、数学模拟方法[１］电子在靶中的最大行程为ＲＢ,用Ｂｅｔｈｅ能量损失公式积分求得．Ｂｅｔｈｅ公式为[２］式?...     

Geometrical Form Factor Improvement for Receiving System of Infrared Lidar

Improvement of an infrared light detection and ranging (IR-lidar) system for a short range (0–1000 m) and with high resolution is studied to enhance a geometrical form factor. Theoretical modeling of Mie scattering echo signals agrees with the experimental results. Introduction of a lens in front of the detector is effective for increasing the geometrical form factor, and a significant improvement in the received signal intensity is achieved, especially for short-range measurements around 100 m. This is useful for the IR-lidar system with a detector diameter of less than 1 mm. In the theoretical model, a ray-tracing technique was applied and a transmitting laser beam with Gaussian profile was considered for better accuracy.     

Application of Geometrical Form Factor in Differential Absorption Lidar Measurement

The peak position for a lidar return signal is calculated and measured for the horizontal path with variation of the laser beam divergence angle (θ), and the inclination angle (δ) between the telescope and laser axes. This work shows that θ and δ are very important parameters to use in the design or alignment of a lidar system receiving a good lidar signal. This paper describes an experimental determination of geometrical form factors in the lidar equation. We receive the signals and determine the geometrical form factors by slope method in a homogeneous atmosphere. The differential absorption lidar equation is evaluated for the dual-pulse lidar system. A method using a geometrical form factor determined by the experiment is introduced to correct the error in C₂H₄ measurement. This method shows good correction of measurement error in lidar dual-pulse operation, especially in the short range.     

非共轴激光雷达系统参数对几何因子的影响

介绍了非共轴激光雷达几何因子的物理意义,通过数值模拟分析了激光雷达各系统参数包括：激光发散角、接收视场角、光轴间距、光轴失调夹角对几何因子的影响。结果表明：光轴离轴失调对激光雷达影响最大,在系统设计时应极力避免。结合自行研制的CSY2型能见度激光雷达,将理论计算与实验测量值进行对比,实验结果表明两种计算结果基本一致。     

非共轴激光雷达几何因子分析与测量

介绍了非共轴激光雷达几何因子的物理意义,分别通过理论分析和试验测量给出了求解几何因子的方法。结合自行研制的CSY-1便携式能见度激光雷达,将两种方法得到的几何因子进行对比,讨论了系统参数对几何因子的影响,从而实现了对激光雷达系统优化设计的可能性。     

基于有限元参数化设计的碳纳米管的场致增强因子计算

碳纳米管由于尺寸极小,它具有很大的场增强因子,且场发射稳定,这些特性使碳纳米管成为一种性能优良的场致发射材料。影响碳纳米管发射电流的重要参数是场增强因子,这需要求解拉普拉斯方程,由于理论解求解很困难,有限元方法成为一种有效的工具。使用有限元程序ANSYS对碳纳米管的静态电场进行了计算,建立了单根碳纳米管的模型,确定了边界条件。研究了金属型碳纳米管尖端周围的电场强度分布,为了更好地了解碳纳米管顶端附近的电场对长径比的影响,使用了参数化设计语言APDL,使得分析效率大大提高,并且计算结果与实际情况相符。说明这种方法是正确、可靠和高效的。     

Application of Geometrical Form Factor in Measurement of Attenuation Coefficient of Atmosphere

We calculated a theoretical G-factor for the lidar system and compared the calibration effect between this G-factor and a real G-factor in inversion of attenuation coefficient for an appropriately averaged lidar return signal in a homogeneous atmosphere. Examples to consider the effect of misalignment between the transmitter and receiver optical axes in inversion of attenuation coefficient are also presented.     

Derivative Form of Off-axis Aberration Correction Surface and Its Application in Solar Energy Concentration

By using the derivative method, we obtained the same result with that of the previous work of Chen et al. in 2006. Different from the integral form, the derivative form of the surface expression published in this paper is derived from differential equation and based on the theory of non-imaging focusing heliostat proposed by Chen et al. in 2001. The comparison of the derivative form of fixed aberration correction surface has been made with that of integral form surface as well as that of spherical surface in concentrating the solar ray.     

Calculation of the Electromagnetic Form Factor of the Kaon

The wavefunctions of the bound state of the charged kaon are obtained from the Bethe-Salpeter equation with the phenomenological vector-vector-type Aat-bottom potential. The physical space-like electromagnetic form factor of the charged kaon is calculated. The results calculated give a good fit to the experimental values.     

光束品质因子M2对非同轴激光雷达探测性能的影响

光束品质因子M2直接影响高斯光束传播特性,光纤口径主要约束激光雷达接收系统的视场角.几何重叠因子是影响激光雷达探测性能的重要参量,其主要受激光束的发射特性、接收系统的结构等影响.通过探讨光束品质因子M2及耦合光纤口径对几何重叠因子的影响,为设计激光雷达发射接收系统,改善激光雷达的探测性能提供了优化方案.数值计算及初步实验表明,光纤的耦合效率与光纤的放置位置及光纤口径有很大的关系;几何重叠因子小于1的探测距离受到M2因子的较大影响且随着M2因子的增大而增大.