前向散射型能见度仪的研制

前向散射能见度仪测量前向散射光强度,确定大气的消光系数,进而获得大气的能见度值。基于上述原理,考虑雾天大气散射特性,研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较,给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。     

雾天多次散射对激光透射仪能见度测量的影响

为了分析雾天多次散射引起的激光透射仪能见度测量误差，结合激光大气透射仪的系统参量，基于平流雾和辐射雾分布模型，采用蒙特卡洛法对激光在雾中的传输特性进行了理论分析和数值模拟，获得了雾天透过率数据，并计算得到了多次散射引起的能见度误差。结果表明，在雾天气下随着空气中含水量的增多，多次散射越明显，透过率测量误差越大，辐射雾的透过率相对误差高达116.76%；同等条件下，当接收机直径为100cm时，辐射雾多次散射引起的能见度测量误差为19.30%；同时选取较小的接收机直径可以减小多次散射引起的能见度测量误差。因此, 在雾天应用激光透射仪进行能见度测量时，需考虑多次散射的影响。此研究结果对实际雾天气下激光大气透射仪能见度的测量具有重要的指导意义。     

基于光散射技术的两种能见度探测方法的比较分析

为了提高大气能见度的仪器探测水平,并验证自行研制的车载式拉曼激光雷达探测大气水平能见度的可靠性,使用1种基于可见光波段的前向散射能见度仪,与基于后向散射原理的拉曼激光雷达进行了联合试验,对两者测量结果,进行了分析和讨论,结果表明这两种探测手段具有较高的相关性.同时,通过对前向散射原理的探讨,为能见度仪的国产化提供了参考,也检验了国内首台车载式拉曼激光雷达在测量能见度方面的可靠性,扩展了它的应用领域.     

便携式激光雷达能见度仪的研制

介绍了正在研制的用于较低能见度测量的便携式激光雷达能见度仪,给出了用能见度仪测量斜程能见度的测量原理,并分析了大气气溶胶消光后向散射比对能见度测量的影响。详细描述了便携式激光雷达能见度仪的系统结构和时序控制。便携式激光雷达能见度仪具有体积小,结构紧凑的特点,可用于机场等地斜程能见度的准确测量。     

基于Si4432的散射式大气低能见度仪设计

针对能见度检测仪实际应用中功耗、实时性、扩展兼容性和成本等问题,设计了一款基于Si4432散射式大气低能见度仪。设计中根据测量前向散射光强度为能见度检测原理,以Cortex-M3及RTOS设计的嵌入式控制系统实现数据读取、处理及系统管理,预警数据采用三种输出模式。场外实验表明样机的功能和性能均达到了设计要求,误差控制在20%内。     

激光后向散射式能见度测量仪的理论分析与实现

文章采用后向散射能见度测量法,通过测量激光在大气传输过程中产生的后向散射信号,计算大气的消光系数,从而得出大气能见度值,从硬件和软件上设计,并进行了实验.     

多次散射影响下激光大气透射仪测量误差研究

针对多次散射影响激光大气透射仪的测量精度问 题,提出了不同能见度条件下的激光大气透射仪受 基线长度、接收机视场角以及多次散射影响的误差分析模型。首先,通过Monte Carlo 法和 Bouguer-Lamber 定律计算了消除和未消除多次散射的大气透过率;其次,根据仿真结果,对不同能见度条 件下多次散射 影响程度进行分析;最后,结合可变基线与可变接收机视场角的透射仪工作原理,给出能见 度误差分析模 型。结果表明,应用激光大气透射仪进行能见度测量时,能见度越低,多次散射对测量精度 的影响越严重, 选取适当的基线长度和接收机视场角对减小多次散射引起的测量误差有重要意义。     

基于深度估计的雾天模拟方法

针对雾天图像数据集匮乏问题，提出一种基于深度估计的雾天模拟方法。自适应调整亮度与饱和度对清晰原图像进行预处理，采用自监督单目深度挖掘网络生成图像的深度图，利用引导滤波优化深度图，设定模拟图像能见度获得透射率图，通过暗通道图区分天空区域并估计大气光值，最终由大气散射模型得到设定能见度下的雾天模拟图像。实验数据显示，该方法有效改善了模拟图像目标不清晰、雾气边缘锐化问题，在模拟能见度为2000 m以下的雾天图像时效果稳定，其雾天模拟图像与真实雾天图像的特征评价指标平均误差率为6.28%，表明该方法具有可行性，可对自然环境下清晰图像进行雾天模拟以解决雾天图像数据集匮乏与能见度数据缺失的问题。     

后向散射式激光雷达能见度探测研究

根据大气后向散射原理,设计了一台激光雷达能见度仪.在详细介绍系统结构的基础上,阐述了回波信号的数据校准方法,通过采用一种新的基于Fernald方法的迭代算法反演消光系数,获得了较高的能见度测量精度.与美国Belford能见度仪的外场对比实验表明,该激光雷达能见度仪相对测量误差在20%以内.     

可见光波段气溶胶标高的实验研究

大气气溶胶对大气辐射和光传播具有重要影响,而标高是反映气溶胶高度分布特征的关键参量。利用连续光谱的太阳辐射计和前向散射能见度仪,测量了大气柱光学特性以及近地面层的大气水平消光系数,获得了可见光波段的大气气溶胶标高的变化特征:随着波长值的增加,气溶胶标高减小;对于实验当地的情况,一般冬季气溶胶标高要大于夏季的气溶胶标高。     

基于LED光源的积分浊度仪的系统设计

散射系数是气溶胶光学性质的重要参数之一.为了研究气溶胶光学性质,研制了一种用于测量散射系数的积分浊度仪.介绍了该仪器的工作原理、系统结构设计,对该仪器中最为重要的光学测量腔室和光源给出了最优的设计方案.该仪器与前向散射型能见度仪对比实验结果显示散射系数与能见度的相关系数为0.834,证明了本仪器的可靠性.本仪器光源稳定,整体系统结构简单,成本低廉,有广阔的应用前景.     

基于积分浊度法测量气溶胶散射系数的系统设计与实现

大气气溶胶散射系数不仅是反映大气污染程度的指标,也是研究气候变化的重要参数之一。介绍了一种基于积分浊度法测量大气气溶胶散射系数的方法及系统设计。分别从系统原理、硬件设计和软件设计等方面介绍系统设计实现过程;采用恒流驱动方式保证光源稳定发光,高速单光子计数方式对散射光信号进行探测。最后通过实验验证了系统光源的线性、稳定性和探测器的准确性,并给出了与HW-N1型前向散射式能见度仪测量结果的对比,得出系统的设计是可行和可靠的结论。     

聚苯胺/三氧化钨复合薄膜的制备与性质

利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析。选取波长为260nm的紫外光, 分析了雾环境下对于不同的通信距离, 该紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明: 在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下, 存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度; 同时, 分析并比较了0~2km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系, 并得到辐射雾环境更利于紫外光传输。     

采用高斯波形近似的干涉型光纤光栅法布里-珀罗传感系统的可见度分析

两光纤布拉格光栅(FBG)的光谱失配会使其构成的光纤法布里-珀罗(FFP)传感系统的干涉条纹可见度降低,从而影响探测性能。基于弱反射率FBG反射谱的高斯波形近似,推导了光谱失配引起的可见度变化表示式。实验测量了干涉型FFP传感系统的可见度曲线,对理论分析进行了验证。研究表明,反射谱旁瓣对光谱失配引起的可见度变化有重要影响。从光谱匹配的角度,采用高斯切趾光栅的FFP传感系统优于普通均匀光栅的系统。     

基于WLS的雾天交通图像恢复方法

在尘雾等恶劣天气条件下,由于大气粒子的散射作用,致使获取的道路图像严重退化,给交通运输带来很大的困难.为了提高道路环境的可视性,文中提出了一种基于WLS的雾天交通图像恢复算法.该算法从大气散射模型出发,首先进行大气光照的估计与白平衡处理,然后结合道路环境的约束,构建WLS框架对大气耗散函数进行估计,从而恢复场景反照率.通过实验分析可知,文中算法能够有效去除图像中雾霾,消除了Halo效应的影响,较好地凸显图像远景的细节信息,实现了交通图像的视见度的提高.     

微泡雾对红外遮蔽机理研究

实验研究了微泡雾的遮蔽性能,分别利用OPAG33傅立叶变换红外光谱仪研究了红外波段的遮蔽性能、利用红外成像仪分析微泡雾的实物遮蔽能力以及遮蔽率。测试结果显示,微泡雾对远红外(8μm～14μm)的遮蔽率能达80%以上;微泡雾对热像仪能够实现有效遮蔽。研究表明:对于微泡雾,由于其基本单元-连体微泡团直径较小且液膜薄,易于漂浮和运动,不仅含有微泡团之间在光路上的速度切变,而且还存在微泡团自身的脉动,及其速度的变化,提高了微泡雾的光学散射性能,因此,微泡雾具有高效的遮蔽性能。     

超声波户外散雾传感器电路装置

目的:这项关于超声波的研究,是做出一种装在路灯等路旁物体上,可以通过感应自动控制的散雾装置,当有雾降临,装置即可通过超声波实现散雾,从而使道路上雾浓度降低,提高可见度,减小车祸的几率。方法:主要利用计算机软件模拟和利用实验室资源进行实验的方法,重点研究如下问题:一是超声波散雾原理;二是设计电路。结果:通过深入了解了超声波散雾的原理,得到超声波散雾的条件;并设计出对雾敏感的传感器电路。结论:该电路装置能够及时监测雾的降临,并自动启动除雾设备,并在除雾后切断除雾设备的电源,实现自动控制。将设计功能电路做成实物。     

雾和气溶胶的光学特性对前向散射和总散射能见度仪性能的影响

建立了完整的散射式能见度仪（SVM）探测方程,搜集整理了典型天气条件下雾和气溶胶的观测资料,在此基础上,运用米散射理论计算并分析了雾和气溶胶的光散射特性及其对前向散射能见度仪（FSVM）和总散射能见度仪（TSVM）探测性能的影响。结果表明:大气散射特性显著影响SVM 的探测误差,且FSVM 受影响程度超过TSVM;雾天气下FSVM 与TSVM 的探测误差基本相当,而气溶胶天气下FSVM 探测误差比TSVM 约大6%;相同天气条件下,TSVM 接收的光通量约为FSVM 的7倍,但TSVM 泄露的散射光仍不能忽略,否则将导致较大的系统误差;若不计光通量测量误差,雾天气下FSVM 与TSVM 的探测误差分别为4.06%、5.54%,气溶胶天气下分别为35.80%、30.33%。所得结果可为SVM 的光路设计、误差分析和比对试验等提供支持。