双视场米散射激光雷达探测对流层气溶胶

介绍了自行研制的用来探测对流层大气气溶胶消光特性的双视场米散射激光雷达.该激光雷达采用两个具有独立接收视场的探测通道分别接收高低层532 nm的大气回波信号,可以兼顾低层大视场角低探测盲区和高层小视场角高探测高度的要求.叙述了该雷达系统的总体结构和技术参量以及数据处理方法,给出了合肥地区(东经117.16°,北纬31.90°)大气气溶胶消光系数廓线和对流层光学厚度的探测结果.测量结果表明,该雷达具备昼夜连续观测对流层大气气溶胶的能力,可以很好地反映气溶胶粒子的时间和空间分布特征.     

Ultraviolet Raman lidar for high-accuracy profiling of aerosol extinction coefficient

An ultraviolet （UV） Raman lidar system at 354.7 nm has been developed for accurately measuring the aerosol extinction profiles. A spectroscopic filter combining a high-spectral-resolution grating with two narrowband mirrors is used to separate the vibrational Raman scattering signal of N2 at a central wavelength of 386.7 nm and the elastic scattering signal at 354.7 nm. The aerosol extinction is derived from the Raman scattering of N2 and the elastic scattering by the use of Raman method and Klett method, respectively. The derived results of aerosol extinction are used to compare the difference of two retrieval methods, and the preliminary experiment shows that the Raman lidar system operated in analog detection mode has the capability of measuring aerosol profiles up to a height of 3 km with a laser energy of 250 mJ and an integration time of 8 min.     

压片法测试纳米氧化铝的红外消光特性

溴化钾压片法研究了6个厂家生产的13种α型和γ型纳米氧化铝的红外消光特性,给出晶型、平均粒度和比表面积等表征数据,计算机分类绘制了α型和γ型纳米氧化铝的红外透过光谱,光谱带积分计算出了3-5和8-14微米两个红外窗口内的红外光平均透过率。测试结果的分析对比表明,纳米氧化铝对红外光具有良好的吸收特性,γ型纳米氧化铝的红外平均透过率普遍小于α型,比表面积越大的纳米氧化铝红外光的平均透过率越小,经过改性处理的纳米氧化铝在远红外波段红外消光作用得到显著增强。     

碳纳米管对信息激光的消光系数测试研究

消光系数是表示烟幕干扰材料消光性能的重要参数,研究测试了三种不同尺寸的碳纳米管对1.06μm激光的消光系数。利用室内大型烟箱,根据Lambert-Beer定律,通过测量激光透过率和烟幕质量浓度,得到了不同时刻的碳纳米管烟幕对激光的消光系数。结果表明消光系数是一个变量,随碳纳米管材料的时空变化而变化。三种尺寸的碳纳米管对1.06μm激光的平均消光系数分别为1.3568 m2/g、1.3008 m2/g和1.6408m2/g,表明碳纳米管对信息激光具有显著的消光效果。     

北京大气颗粒物污染本地源与外来源的区分

提出了一种新的元素示踪法, 用于估算和区分北京大气颗粒物污染的主要组成矿物气溶胶的外来源和本地源. 通过采集、分析具有代表性的、可覆盖北京所有地区的气溶胶、地面扬尘以及外来源代表地区内蒙多伦等地的表层土, 发现气溶胶中元素比值Mg/Al是区分北京地区矿物气溶胶本地源与外来源有效的元素示踪体系. 矿物气溶胶即沙尘、硫酸盐和硝酸盐为主的无机污染气溶胶, 和有机污染气溶胶同是北京大气颗粒物的重要组成部分, 其中矿物气溶胶占总颗粒物(TSP)的32%~67%, 占细粒子(PM_2.5)的10%~70%, 在沙尘暴期间分别高达74%和90%. 根据元素示踪法, 首次估算出北京地区矿物气溶胶中本地源与外来源的相对贡献量. 春季外来源占TSP的62% (38%~86%), 占PM₁₀的69% (52%~90%), 占PM_2.5的76% (59%~93%); 冬季外来源占TSP的69% (52%~83%), 占PM₁₀的79% (52%~93%), 占PM_2.5的45% (7%~79%); 而在夏季和秋季, 外来源仅占~20%. 外来源在冬春季对北京矿物气溶胶的贡献要高于夏季, 这显然与冬春季气候差异有关. 沙尘暴期间外来源贡献最高达97%, 成为北京大气颗粒物的主要来源.     

微细球形铝粉爆炸特性的实验研究

从工业安全角度出发,在三种不同实验装置上对五种粒度(直径由3～30m)的球形铝粉的爆炸特性进行了全面、系统的实验研究。研究结果主要给出了铝粉在封闭容器的爆炸过程中,其粉末浓度、粒度、含氧量和初始扬尘湍度强度对爆炸后的最大压力升值、最大能量释放率和最低极限着火粉尘浓度的影响。结果表明:铝粉粒度和含氧量是对铝粉爆炸参数有最主要影响的两个因素。     

化学气相沉积法制备的TiO_2薄膜的光学性质及其应用

以ＴｉＣ１４为源物质采用常压化学气相沉积法制备了ＴｉＯ２薄膜。用紫外光谱测定了膜的透过率,进而计算出折光率、消光系数、光学带隙能等光学参数。结果发现,在不同气流量、沉积温度为１００～２５０℃的条件下制备的ＴｉＯ２膜,其折射率在２．１６～２．８２范围内,消光系数在０．０４×１０－３～６．７０×１０－３范围内,光学带隙能在２．８～３．０８ｅＶ范围内。在光催化作用下,ＴｉＯ２膜用于处理苯酚溶液,苯酚的转化率高达５４．０５％。关键词##4化学气相沉积（ＣＶＤ）;;沉积率;;折光率;;消光系数;;光催化     

微脉冲激光雷达水平探测气溶胶两种反演算法对比与误差分析

大气气溶胶对人类健康、环境和气候系统具有重要的影响。微脉冲激光雷达(MPL)是一种新型的探测大气气溶胶水平分布的有效工具,而消光系数的反演和误差分析是其数据处理的重要内容。为了探测近地面大气气溶胶的水平分布情况,采用分段斜率法和Fernald算法对合肥地区实测MPL水平数据进行了消光系数反演,并将反演结果进行了对比和误差分析。误差分析表明,分段斜率法和Fernald算法的误差分别主要来源于其理论模型和多个假设条件。虽然分段斜率法和Fernald算法应用于大气水平消光系数的反演都仍存在一定的问题,精确度有待提高,但都能在一定程度上反映出气溶胶粒子的时空分布特征,与前向散射能见度仪的测量结果相关性都能达到95%以上,具有一定的可行性。且相对来说,Fernald法更适用于大气非均匀分布情况下消光系数的反演。     

相对湿度对大气气溶胶消光系数的影响

消光系数是气溶胶颗粒物光学性质的关键参数之一。基于Mie散射理论和气溶胶颗粒粒径及折射率的湿度增长模型,本文详细研究了气溶胶吸湿性对其消光系数的影响。计算结果表明:当入射光波长为808nm、相对湿度在60%~95%之间增加时,因颗粒粒径的增长及折射率的减小,导致颗粒物消光系数曲线右移且其波动性更加明显;而对于同一球形颗粒,小粒径颗粒的消光系数随相对湿度的增加呈指数规律增大,较大粒径颗粒的则表现为波动减小趋势。此外,在不同入射光条件下,小颗粒消光系数与相对湿度之间的关系保持不变。本文的计算结果对气溶胶光学性质与大气环境质量的研究具有一定的参考价值。     

基于双光源图像特征的夜间能见度观测方法研究

以视觉方法观测能见度为研究核心,提出了基于双光源图像特征的夜间能见度观测方法,完成在各种不同天气情况下,对能见度的大范围、高精度、高鲁棒观测。首先分析多次散射条件下,光源图像亮度变化与大气消光之间的关系,得出反演能见度的基本模型,接着,研究了准确获取与能见度相关的光源图像特征提取算法,并提出了一种能消除光源波动的双光源能见度计算方法。最后,使用基于双光源图像特征的能见度观测系统在不同气象条件下进行实验,结果表明,在采用35 m基线长度,设定观测上限为15 000 m时, 观测误差均小于20%,能够满足气象与交通部门的要求。