本文針對(duì)側(cè)向散射激光雷達(dá)與大氣PM2.5濃度反演機(jī)制作出了以下研究:（1）介紹了研究PM2.5的背景和主要意義、PM2.5濃度測(cè)量的幾種主流方法和原理;詳細(xì)講述了激光雷達(dá)與大氣探測(cè)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。（2）介紹了高斯光束在介質(zhì)中的傳播特征和物理參數(shù);描述了大氣氣溶膠的組成和形態(tài),激光與氣溶膠之間三種散射方式,重點(diǎn)講述了單個(gè)球形粒子對(duì)激光的Mie散射理論。（3）建立了蒙特卡羅米散射模型,根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置中的參數(shù)嚴(yán)格設(shè)置基于側(cè)向散射回波信號(hào)光強(qiáng)分布的蒙特卡羅散射模擬方法程序的參數(shù)。在蒙特卡羅程序中設(shè)置不同的校正因子g,仿真得到不同的g對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)分布和SPF值分布曲線,與回波信號(hào)光強(qiáng)分布和SPF值分布結(jié)果進(jìn)行對(duì)比表明,當(dāng)g取0.9時(shí),兩者的結(jié)果一致性較好;進(jìn)一步取g從0.86到0.95以0.01為間隔,10個(gè)仿真結(jié)果表明,接收檢測(cè)器上的光子總數(shù)與光子和粒子發(fā)生散射的次數(shù)幾乎成正比;同時(shí)取220個(gè)實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù),擬合T（0）與PM2.5濃度的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致,因此該方法非常適合模擬側(cè)向散射激光雷達(dá)水平探測(cè)大氣氣溶膠時(shí)的光強(qiáng)分布,特別對(duì)PM2.5濃度相關(guān)特征值S（i）的算法思路設(shè)計(jì)提供了指... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：56 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

射線法裝置圖

圖 1.3 TEOM結(jié)構(gòu)圖[9]屬于一種間接測(cè)量方法，PM2.5濃度的測(cè)量是基于M境中溫度和濕度會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響[10]，空氣光束相互作用，在各個(gè)方向產(chǎn)生散射光，從其中一個(gè)方理。當(dāng)大氣各種組成成分占的比例不變且成分的性質(zhì)不與接收處理后的散射光能量之間存在一定的關(guān)系。因此取合適的散射光接收視場(chǎng)和出射激光光束波長(zhǎng)后，通過光能量，就可以計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量濃度，根據(jù) PM2.5的濃度值。光散射測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、便于攜帶果較為準(zhǔn)確，因此光散射測(cè)量法漸漸地成為了監(jiān)測(cè) 是以激光雷達(dá)技術(shù)為核心測(cè)量 濃度，光散射測(cè)量統(tǒng)，激光器作為發(fā)射單元，當(dāng)激光向大氣出射并且在大射，散射，吸收等作用，其中散射是十分重要的過程。內(nèi)的散射光進(jìn)行接收，從而就收集了大氣顆粒物相應(yīng)的信息，最后借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)分析計(jì)算出 濃度

圖 1.5 自行研制的（a）后向散射激光雷達(dá)和（b）側(cè)向激光雷達(dá)裝置 本文的主要研究工作及結(jié)構(gòu)下面是整篇文章在研究?jī)?nèi)容上的結(jié)構(gòu)布局：第一章：介紹了研究PM2.5的背景和主要意義、 濃度測(cè)量的幾種主流方法和原講述了激光雷達(dá)與大氣的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。第二章：介紹了高斯光束在介質(zhì)中的傳播特征和物理參數(shù)；描述了大氣氣溶膠的組與氣溶膠之間三種散射方式，重點(diǎn)講述了單個(gè)球形粒子對(duì)激光的 Mie 散射理論。第三章：建立了蒙特卡羅米散射模型，在蒙特卡羅模擬程序中設(shè)置不同的校正因子擬程序得到的光強(qiáng)分布、SPF 值分布曲線、不同介質(zhì)濃度與接收光子數(shù)的仿真結(jié)果果進(jìn)行對(duì)比，為 PM2.5 濃度相關(guān)特征值 S(i)的算法思路設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。第四章：搭建了 CCD 側(cè)向散射激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)置 CCD 在不同增益下，將獲散射回波信號(hào)圖與 BAM-1020 顆粒物監(jiān)測(cè)儀記錄的 PM2.5 濃度對(duì)應(yīng)，建立高、低增級(jí)模型關(guān)系式。將高、低增益各等級(jí)模型的 PM2.5 預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量結(jié)果對(duì)比，通差、殘差方差、綜合偏差率等統(tǒng)計(jì)量對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行分析，確定了最佳反演精度模和等級(jí) i 值。最后設(shè)計(jì)了一種能夠有效消除空氣濕度對(duì)反演 PM2.5 濃度的影響、并

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于光散射法的PM2.5全自動(dòng)檢測(cè)儀的實(shí)現(xiàn)[J]. 周向陽(yáng),張雅琴,劉麗.  光電技術(shù)應(yīng)用. 2015(04)
[3]基于側(cè)向散射技術(shù)的近地面氣溶膠后向散射系數(shù)廓線探測(cè)[J]. 史博,陶宗明,麻曉敏,單會(huì)會(huì),趙素貴,劉東,謝晨波.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)
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[6]基于CCD的側(cè)向激光雷達(dá)系統(tǒng)研制及探測(cè)個(gè)例[J]. 陶宗明,劉東,麻曉敏,陳向春,王珍珠,謝晨波,王英儉.  紅外與激光工程. 2014(10)
[7]PM2.5重量法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)研究[J]. 劉含笑,朱少平,姚宇平,酈建國(guó),陳黎,方小偉.  電力與能源. 2014(05)
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[9]雙波長(zhǎng)激光雷達(dá)探測(cè)典型霧霾氣溶膠的光學(xué)和吸濕性質(zhì)[J]. 伯廣宇,劉東,吳德成,王邦新,鐘志慶,謝晨波,周軍.  中國(guó)激光. 2014(01)
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碩士論文
[1]激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及精度分析[D]. 朱曉凱.西安電子科技大學(xué) 2014
[2]大氣氣溶膠粒子散射對(duì)激光大氣傳輸影響的研究[D]. 李麗芳.中北大學(xué) 2013
[3]單、雙基地激光雷達(dá)光學(xué)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 蔣克麗.西安電子科技大學(xué) 2008
[4]CCD信號(hào)數(shù)據(jù)采集及處理[D]. 顏偉彬.華中科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3095737