本文關(guān)鍵詞：基于激光大氣透射儀的能見度測量誤差研究

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【摘要】：能見度又稱為能見距離,是用來衡量大氣透明度的一項(xiàng)重要指標(biāo),該術(shù)語廣泛應(yīng)用于航空氣象和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。能見度是航空領(lǐng)域極為重要的氣象參數(shù)之一,它對航空運(yùn)輸安全有很大影響,能見度低于1km時(shí)就會(huì)影響飛機(jī)的起飛和降落,帶來安全隱患。近年來,雨、霧、霾等低能見度天氣頻繁出現(xiàn)。現(xiàn)有的能見度測量儀器在上述天氣條件下工作時(shí),受復(fù)雜的氣溶膠類型及多次散射現(xiàn)象等各種因素的影響,均具有一定的測量誤差。如何減小低能見度的儀器測量誤差已成為當(dāng)前航空氣象領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。透射儀具備反演算法簡單、低能見度測量精度高等優(yōu)點(diǎn),目前已成為能見度測量、氣溶膠分布探測、大氣探測等領(lǐng)域的權(quán)威工具。但是將現(xiàn)有的透射儀應(yīng)用于我國特有的大氣氣溶膠環(huán)境中,依然存在不足之處。當(dāng)前透射儀多選用白色LED為光源。白色LED光源與能見度定義吻合且滿足人眼的視覺原理,但是在一定的測量誤差范圍內(nèi)難以滿足透射儀對長基線的要求,從而難以達(dá)到世界氣象組織(WMO)觀測指南中對能見度測量范圍的要求。文章擬采用定域性更好的激光光源對透射儀進(jìn)行改進(jìn),構(gòu)成激光大氣透射儀。但是激光易受能見度探測環(huán)境的影響,使用激光大氣透射儀進(jìn)行能見度探測依然存在一定的誤差。文章從航空領(lǐng)域能見度測量實(shí)際需求出發(fā),根據(jù)實(shí)際透射儀的光學(xué)參數(shù),建立激光大氣透射儀的工作模型,從氣溶膠類型和多次散射兩個(gè)方面對激光氣溶膠傳輸特性的影響引起的能見度測量誤差進(jìn)行研究和分析,為激光大氣透射儀的自主研制提供理論指導(dǎo)。研究結(jié)果表明:1、在激光大氣透射儀的工作模型下,不同氣溶膠類型對同一波長的激光衰減能力不同,同一類型氣溶膠對波長不同的激光衰減能力也不同。因此,氣溶膠類型復(fù)雜時(shí),激光大氣透射儀進(jìn)行能見度測量,需要對透過率的測量結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)修正,以減小測量誤差。2、雨、霧等能見度較低的天氣條件下多次散射現(xiàn)象明顯。由于激光大氣透射儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),多次散射對能見度測量的影響能夠被部分抑制,但是其測量結(jié)果與真實(shí)的能見度值仍有一定的偏差。因此需要對所得透過率進(jìn)行適當(dāng)修正,以降低能見度測量誤差。
【關(guān)鍵詞】：能見度 激光大氣透射儀 Monte Carlo法 多次散射 氣溶膠散射特性
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V321.212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 綜述10-15
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外能見度儀器測量發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文的主要工作及論文結(jié)構(gòu)14-15
• 第二章 透射儀能見度測量理論基礎(chǔ)15-24
• 2.1 Bouguer-Lambert定律15-16
• 2.2 激光與大氣粒子間的相互作用機(jī)制16-22
• 2.2.1 單球粒子的Mie散射理論17-18
• 2.2.2 消光和散射截面18-20
• 2.2.3 散射相函數(shù)20-22
• 2.3 透射式能見度儀測量原理22-23
• 2.4 小結(jié)23-24
• 第三章 激光大氣透射儀工作模型建立24-31
• 3.1 激光傳輸研究方法介紹24-25
• 3.2 Monte Carlo方法建立激光大氣透射儀工作模型25-30
• 3.2.1 光子初始狀態(tài)模型建立26-27
• 3.2.2 光子遷移過程模型建立27-28
• 3.2.3 光子接收判斷模型建立28-30
• 3.3 小結(jié)30-31
• 第四章 激光大氣透射儀能見度測量誤差分析31-45
• 4.1 激光大氣透射儀測量誤差來源及分析31-33
• 4.2 氣溶膠類型對透射儀能見度測量誤差影響33-37
• 4.2.1 氣溶膠類型及尺寸分布33-34
• 4.2.2 氣溶膠粒子散射衰減計(jì)算34-35
• 4.2.3 仿真過程及結(jié)果分析35-37
• 4.3 雨、霧天氣條件下多次散射對能見度測量的影響37-44
• 4.3.1 雨、霧的物理特性38-39
• 4.3.2 雨、霧的散射特性39-40
• 4.3.3 仿真過程及結(jié)果分析40-44
• 4.4 小結(jié)44-45
• 第五章 總結(jié)與展望45-47
• 參考文獻(xiàn)47-51
• 致謝51-52
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文52

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本文編號：837636