湍流大气传输中跟踪抖动对远场影响的仿真研究

分析了跟踪抖动对湍流大气传输远场光斑的影响。基于麦克斯韦电磁场理论,采用大气相干长度对大气湍流进行描述,推导了发射光束因跟踪抖动导致光轴偏离的远场表达式。在此基础上,利用相位屏法模拟抖动引起的倾斜相位和大气折射率起伏引起的相位调制,并采用低频补偿的功率谱反演法对传输过程进行了数值仿真。分析了不同跟踪抖动、湍流强度条件下远场光斑质心脱靶量的变化,以及不同尺寸模拟目标的回波概率。分析结果表明,在传输距离为10 km时,强湍流造成的远场光斑脱靶量可达几十μrad;当跟踪抖动较大时,湍流强弱对脱靶量影响差别很小。最后,对一定尺寸的模拟目标,从探测回波概率的角度给出了发射系统跟踪抖动量的控制范围。     

激光束散角复合控制技术

为了降低部分相干光光学系统设计的复杂度及成本,增加部分相干光应用的便捷性,提出了一种液晶空间光调制器的激光相干度及束散角复合控制方法。首先介绍了对激光光束进行相干度和束散角复合控制的基本理论和方法;然后分别设置了相干度和束散角检测实验,检测了本方法所调制激光光束的相干度和束散角的准确性。实验结果表明,采用液晶空间光调制器生成相干度为0.9 mm、束散角为7.5 mrad,以及相干度为1.5 mm、束散角为3.8 mrad的部分相干光束,其相干度与理论值相比误差在5%以内,其相干度均方根误差分别为0.027386和0.031314,峰谷值分别为0.084658和0.089103;其束散角与理论值相比误差在5%以内,其束散角均方根误差分别为0.022478和0.023186,峰谷值分别为0.081201和0.092130。可见,该方法可以实现高精度的相干度及束散角复合控制。     

激光雷达扫描方式

为实现激光束对空域的有效扫描和探测,研究了栅形扫描、李萨茹形扫描、螺旋形扫描和六边形扫描四种常见的激光雷达扫描方式,推导了相应的扫描方程,讨论了参数的物理意义及调整方法;重点研究了栅形扫描和六边形扫描方式下光斑的分布情况,通过仿真分析了两种扫描方式下光束的漏扫率和重叠率,结果表明,在相同扫描条件下六边形扫描方式的漏扫区域最少。展示了基于上述研究内容的扫描控制系统实物图及扫描图案。分析总结了四种扫描方式的特点,给出了每种扫描方式的适用情况及使用建议。     

空间外差光谱仪光谱降噪方法研究

空间外差光谱仪是一种新式的超高分辨率光谱仪,可用于大气监测、卫星遥感等领域。为了减少空间外差光谱信号中的噪声,提出基于提升小波变换结合中值滤波方法来实现信号的降噪。改进的提升小波变换融合了一种双因子的阈值函数、分层阈值选取。与小波变换的软、硬阈值对比发现,它能提取空间外差光谱,减小峰宽和保留重要的细节特征,降噪效果优于小波变换的软、硬阈值法。最后用信噪比和均方误差两项定量指标来衡量算法的效果。实验结果表明:该算法比软阈值法在处理氙灯和积分球时信噪比提高了24.6%和31%,均方误差减少了43.2%和51.5%;与硬阈值法相比信噪比提高了21.5%和30.6%,均方误差减少了40.2%和51.2%。因此,算法在空间外差光谱降噪方面具有可行性。     

原位合成Ag/Ag2MoO4纳米复合润滑剂对YSZ涂层摩擦学性能的影响

通过大气等离子喷涂工艺制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层,采用真空浸渍技术和水热合成的方法,将含有反应物离子或分子的前驱体溶液引入YSZ涂层内部固有的微裂纹和孔洞等缺陷中,并在缺陷中原位合成了直径约78~111 nm的Ag/Ag₂MoO₄类球形纳米颗粒,首次制备出了YSZ-Ag/Ag₂MoO₄复合涂层. 摩擦试验结果表明:与YSZ涂层相比,YSZ-Ag/Ag₂MoO₄复合涂层由于在室温和600 ℃下形成了润滑层,抑制了YSZ涂层摩擦表面的脆性断裂和磨粒磨损,从而显著降低了涂层的摩擦系数和磨损率,有效提高了涂层的摩擦学性能.      

用透射电镜和火焰原子吸收法分析大气总悬浮颗粒物

以大气总悬浮颗粒物为主要研究对象,用透射电镜观察其形貌,污染特征明显;用火焰原子吸收法测定其水溶性常规元素K、Na、Ca和Mg。K、Na、Ca和Mg的检出限分别为0.105、0.124、0.259和0.237mg/kg,线性相关系数不低于0.9979,加标回收率为90.0%～95.0%,测定结果的相对标准偏差为0.6%～2.1%(n=6)。     

成都经济生态区大气降尘中镉赋存形态的研究

采用Tessier连续提取法对成都经济生态区不同区域的24个大气降尘样中镉的赋存形态进行了研究。研究结果表明,大气降尘中的镉主要以残留态形态存在;各形态镉在总镉中所占百分比含量由大到小排列顺序依次是:残留态,碳酸盐结合态,交换态,铁锰结合态,有机结合态;交换态镉、碳酸盐结合态镉这两种具有较高生物有效性的形态镉在总镉中所占的平均百分比含量分别是6.420%和8.917%;铁锰氧化物结合态、有机结合态、残留态镉这三种形态镉生物有效性很低,分别在总镉中所占的平均百分比含量分别是3.419%、2.365%和78.907%。通过分析可得出,汽油和煤的燃烧以及工厂排放镉能加大城市大气降尘的镉污染。     

中国东部地区大气臭氧及前体物本底变化规律的初步研究

根据临安地区观测分析及数值模拟结果,我国中纬度东部地区O_3及其前体物NO_x等成分偏高,可以对农作物和地表生态系统产生影响。根据NO_x与SO_2浓度的相关性表明,局地植物体燃烧也是NO_x的重要排放源。观测和模拟结果都表明近地层大气O_3浓度主要决定于地面总辐射量控制下的光化学反应过程,O_3的生成受到前体物NO_x的控制,但O_3与NO_x存在着明显的非线性关系。中国东部发达地区的CO,CO_2,CH_4和碳黑与青海高原干净地区同期平均值相比要高得多,这说明我国社会发展和人类活动对大气本底的影响。     

阀切换技术在大气样品中六氟化硫快速分析中的应用

建立了双柱阀切换技术分析大气样品中的SF6含量的气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)检测方法。采用规格为3.2 mm×1 m的5A分子筛(40~60目)柱为预柱,规格为3.2 mm×0.5 m的5A分子筛(60~80目)柱为分析柱。在所用实验条件下,平均峰高响应为1.08×10-14 mL/μV,SF6单位体积进样量的色谱峰高的相对标准偏差为2.2%,SF6的最低检测限为6.03×10-13 mL(3倍基线噪声)。采用该方法分析大气中SF6的含量,样品分析时间为1.2 min,于12 min内完成11个空气样品的分析,SF6含量的相对标准偏差2.1%。     

大气飘尘中多环芳烃的超声波萃取- 恒能量同步荧光法测定

采用超声波萃取大气飘尘样品中的多环芳烃,样品不需纯化,直接可用于同步荧光分析,超声波萃取效率高,萃取时间短;采用恒能量同步荧光法对多环芳烃进行定性定量,相关系数r>0.999 1,检出限(3δ)在0.013~4.4 ng之间,回收率为80%~132%。