国家自然科学基金(61205191)
- 作品数：20 被引量：61H指数：6
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- 两种模拟水云对偏振激光雷达退偏振的蒙特卡罗方法研究被引量：7
- 2017年
- 激光雷达探测水云时,多次散射会使雷达回波产生退偏振效应,云层对激光的退偏振比与云层微物理特性信息含有特定的关系,利用这种关系可以反演云层的微物理特性,但是这种关系需要利用理论模拟进行研究和探索,理论模拟激光雷达退偏振效应的方法主要是蒙特卡罗方法。给出了两种不同思路的蒙特卡罗模拟方法:一是通过跟踪光子在每一次散射后,由光子方向矢量和Z轴构成的子午面来模拟,光子相对于子午面的偏振状态由斯托克斯参量表示;二是将光子的偏振状态用一个三元单位矢量组来表示,每次散射后,根据统计抽样得到的散射角和方位角对其进行旋转,从而跟踪光子偏振态的变化。给出了详细的模拟过程,并利用两种方法分别计算了水云的退偏振比,模拟结果显示这两种方法得出的结果完全一致。
- 孙贤明王海华申晋
- 关键词：大气光学水云偏振蒙特卡罗方法多次散射
- 海洋背景下气溶胶的偏振光散射特性研究被引量：8
- 2016年
- 基于矢量辐射传输理论,利用矩阵算法研究了海洋-大气耦合系统中,海雾气溶胶对太阳光的偏振散射特性。整个大气层垂直方向分为若干平面平行层,考虑了大气分子、云层以及气溶胶的垂直分布;海洋表面按照风驱随机粗糙海面进行了分析,考虑了海洋波斜率分布和遮蔽效应;海洋体也由若干平面平行层构成,考虑了海水以及叶绿素的吸收和散射影响。大气和海洋体每层的反射矩阵和透射矩阵以及源函数由离散坐标方法计算,整个海-气系统的散射特性由矩阵方法通过耦合层与层之间相互辐射得到。研究了整个海-气系统反射的太阳辐射以及偏振度对太阳光的波长、入射天顶角、观测角度、海洋表面风速、云和气溶胶的光学厚度,以及气体吸收等的敏感性。计算结果表明,多波长多角度偏振度信息随海洋表面和大气环境变化敏感,可以结合辐射强度和偏振度对海洋背景下气溶胶特性进行遥感反演。
- 孙贤明王海华申晋万隆
- 关键词：海洋光学偏振粗糙海面
- 二氧化硅粉尘对有形激光的反射和透射特性研究被引量：1
- 2015年
- 利用蒙特卡罗方法研究了二氧化硅粉尘层对无限窄准直光束的反射和透射特性,根据Mie理论计算了单次散射相函数,并利用其对光子散射方向进行了抽样,分析了消光系数和粒子尺寸对粉尘层反射和透射特性的影响,对于浓度较大的粉尘层,激光在传输过程中,其光斑的大小和形状将对散射特性产生影响,将无限窄准直光束入射情况下的散射函数作为脉冲响应,与有形激光光束进行卷积,得到有形激光束入射情况下的多次散射特性,研究了高斯形和圆盘形两种激光光束入射时,光斑形状和大小对散射特性的影响。
- 肖赛孙贤明王海华万隆
- 关键词：散射激光粉尘蒙特卡罗
- 空心圆柱微腔谐振模式研究
- 2014年
- 基于分离变量法研究了平面波斜入射时,空心无限长介质圆柱微腔的光学特性,通过计算散射场展开系数分析了入射角度、空心部分的尺寸等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明,当空心部分的尺寸参数较大时将使微腔的形貌共振(Morphology Dependent Resonances,MDR)峰值产生偏移,当空心部分尺寸参数较小时,圆柱仍然可以产生MDR共振,且位置和均匀圆柱重合。当平面波斜入射时,MDR峰也会产生偏移,并且随着入射角度的减小,MDR峰值减小,直至完全消失。
- 王海华孙贤明类成新孙志伟王军
- 关键词：光散射圆柱微腔
- 基于光阻法的小光束截面粒径信息提取方法被引量：7
- 2017年
- 为了实现同时兼顾大、小颗粒测量的液体颗粒计数,在分析细小光束照射下球形颗粒脉冲信号波形特征的基础上,提出了一种颗粒粒径信息提取方法,该方法通过对脉冲信号积分将颗粒脉冲信号的幅度与持续时间结合,可更加准确地提取颗粒的等效粒径信息.对理想脉冲信号进行数值模拟,并采用乳胶微粒标准物质进行实验测试,结果表明,该方法能够有效地提取大颗粒和小颗粒的粒径信息,从而拓宽了仪器检测范围.同时,分析了流速和噪声对该方法提取粒径准确性的影响,结果表明当流速波动小于10%时,测量误差小于5.41%;当噪声小于1%时,测量误差小于0.50%.
- 王灏申晋刘伟陈文钢马立修王雅静
- 关键词：颗粒计数器信息提取光阻法颗粒粒径脉冲信号
- 激光雷达探测水云退偏振比的敏感性研究被引量：6
- 2016年
- 利用激光雷达探测水云微物理特性时,雷达回波信号中会出现退偏振信息,这是由激光与云层的多次散射造成的,利用这些退偏振信息可以反演云层特性。利用半解析蒙特卡罗方法研究了波长为0.532μm激光雷达后向散射退偏振比对云底高度、云滴大小以及消光系数的敏感性。计算结果表明,对于相同的接收视场角,激光雷达与云层的距离越远,退偏振比越高;消光系数越大,退偏振比越大;雷达接收视场角越大,被接收器捕获的多次散射信息越多,因此退偏振比越大。当穿透深度较小时,云滴尺寸较小的云层退偏比更高,随着穿透深度的增加,云滴尺寸更大的云层退偏振比更大。
- 孙贤明万隆王海华
- 关键词：激光雷达多次散射蒙特卡罗
- 将噪声作为独立变量的动态光散射数据反演（英文）
- 2016年
- 在动态光散射颗粒测量时,为了从含噪的自相关函数数据中准确地反演出颗粒粒度分布,对Tikhonov正则化算法进行改进,将噪声作为一个独立的未知变量应用到正则化方程中进行粒度反演.在计算过程中,相应增加方程中各系数矩阵的行数和列数,对求解的粒度分布数值则仍取其原来方程的行数和列数,从而达到对部分噪声的剔除作用.不同噪声水平下的颗粒粒度反演结果表明,改进后的算法能够显著提高低信噪比动态光散射数据粒度反演结果的准确性,适用于宽分布较大粒径的颗粒粒度反演.
- 肖莹莹申晋John C Thomas王雪敏王雅静尹丽菊孙贤明修文正
- 关键词：光散射粒度分布反问题噪声分离
- 角度组合对多角度动态光散射测量的影响被引量：4
- 2016年
- 针对多角度动态光散射中角度组合对颗粒粒度分布测量的影响,对5组模拟的双峰分布颗粒体系(114/457 nm,202/800 nm,307/541 nm,433/721 nm和600/900 nm)分别选取3、4、5和6个散射角,采用不同角度组合进行测量.粒度反演结果表明,在选取同样数量散射角条件下,不同的角度组合会得到不同的测量结果.当选取的各散射角对应的Mie散射光强差异显著,特别是对应光强值包含了Mie散射光强曲线的极大值和极小值点时,测量结果更准确.采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒进行的测量实验,实验结果与反演结果一致.这种角度组合影响的原因在于,随着散射角的增多,得到的颗粒粒度信息也相应增加,但只有增加的散射角所对应的散射光强显著不同时,才会较多地增加颗粒粒度信息,从而改善测量效果;否则,增加的信息会被增加的角度校准噪声所抵消.
- 王雪敏申晋朱新军王雅静孙贤明尹丽菊
- 关键词：动态光散射粒度分布散射角散射参数反演
- 空心圆柱微腔谐振模式研究
- 基于分离变量法研究了平面波斜入射时,空心无限长介质圆柱微腔的光学特性,通过计算散射场展开系数分析了入射角度、空心部分的尺寸等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明,当空心部分的尺寸参数较大时将使微腔的形貌共振(Morphol...
- 王海华孙贤明类成新
- 蒙特卡罗方法模拟多层离散随机介质对偏振激光雷达的多次散射被引量：5
- 2015年
- 利用蒙特卡罗方法模拟了多层离散随机介质对激光的偏振多次散射,结合激光雷达的特点,给出了半解析蒙特卡罗模拟方法的具体模拟步骤,考虑了光子在随机游走时,跨越分界层时引起的自由程调整,根据Mie散射相函数对不同介质层进行了散射方向抽样,利用该方法计算了双层和三层水云的雷达多次散射去极化率随穿透深度的变化。从计算结果可以看出,随着穿透深度的增加,雷达去极化率增强,激光在从一种介质入射到另一种介质时,其去极化率增加的速度不同,分析了粒子有效半径、单次散射相函数以及消光系数对雷达去极化率的影响。该方法可以应用于偏振激光雷达对非各向同性云层或气溶胶微物理和光学特性的遥感反演。
- 孙贤明肖赛万隆王海华申晋
- 关键词：大气光学激光雷达多层介质蒙特卡罗方法多次散射偏振
