本文關(guān)鍵詞：激光散射信號(hào)與大氣顆粒測(cè)量技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文針對(duì)激光雷達(dá)與大氣顆粒物濃度作出了以下研究:(1)對(duì)課題的研究背景做了簡(jiǎn)單的介紹,重點(diǎn)講述了激光雷達(dá)的分類,特點(diǎn),以及激光雷達(dá)測(cè)量PM2.5的優(yōu)勢(shì)和國(guó)內(nèi)外激光雷達(dá)探測(cè)大氣氣溶膠的研究現(xiàn)狀。(2)主要介紹了高斯光束的特點(diǎn)以及在真空中的傳輸特性,講述了大氣的組成成分,以及大氣氣溶膠與光子的相互作用,重點(diǎn)講述了米散射特性,簡(jiǎn)單講解了蒙特卡洛模型。(3)根據(jù)米散射理論和激光傳播方程,建立PM2.5顆粒物濃度與后向散射光強(qiáng)的關(guān)系模型,并提出了基于電荷耦合器件(CCD)后向散射激光雷達(dá)的實(shí)時(shí)PM2.5顆粒物濃度的監(jiān)測(cè)方法。設(shè)計(jì)了以532 nm激光器為光源、CCD為接收器的后向散射激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)裝置。根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)大氣顆粒物后向散射圖像,提取灰度值矩陣并分析了散射圖像的光強(qiáng)分布;對(duì)比賽默飛世爾科技公司的PM2.5監(jiān)測(cè)儀(SHARP)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,擬合了PM2.5顆粒物濃度與散射光強(qiáng)的5個(gè)關(guān)系式,擬合度均在0.95以上。這種成本較低、操作便利的實(shí)時(shí)PM2.5顆粒物濃度監(jiān)測(cè)裝置的推廣,有助于建立PM2.5污染物的分布和運(yùn)動(dòng)模型并繪制污染地圖,具有重要意義。(4)主要介紹了一種新的方法——噪聲平均化法,即獲取N幅同一時(shí)間段的圖片的灰度值矩陣,然后對(duì)N個(gè)矩陣做加法,最后對(duì)N個(gè)矩陣的和求平均,求出灰度值矩陣的平均值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)圖片進(jìn)行處理,噪聲平均化法獲得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并且隨著N的增大,噪聲的消除效果越明顯。利用噪聲平均化法處理的實(shí)驗(yàn)圖片,提取了處理后的圖片的灰度值矩陣,利用該矩陣,得出了CCD成像儀接收到的33度到145度范圍散射角的激光信號(hào)散射光強(qiáng)。通過(guò)CCD成像儀接收散射光強(qiáng)與激光傳輸光強(qiáng)的關(guān)系式,反演出了下沙區(qū)的大氣顆粒物的散射系數(shù),得到了大氣顆粒物散射角與散射系數(shù)的關(guān)系曲線。(5)建立了光子多次散射的蒙特卡洛模型,取非對(duì)稱因子g分別為0、0.2、0.5、0.8、0.95時(shí)對(duì)蒙特卡洛的Mie散射模型進(jìn)行仿真,得到多幅進(jìn)入了光子檢測(cè)器的光子數(shù)隨著散射角的變化的分布圖,仿真結(jié)果與非對(duì)稱因子十分吻合。并且在g取0時(shí),取L分別為300 cm、400 cm、500 cm、600 cm,光子檢測(cè)器在x軸坐標(biāo)分別為150 cm、200 cm、250 cm、300 cm,d的值分別為30 cm、40 cm、50 cm、60 cm,其它參數(shù)均不改變,對(duì)上述參數(shù)的蒙特卡洛模型進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果為多幅進(jìn)入了光子檢測(cè)器的光子數(shù)隨著散射角的變化的分布圖,得出了光子檢測(cè)器越靠近激光光束,則進(jìn)入光子檢測(cè)器的光子數(shù)成比例增加的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：PM2.5 激光雷達(dá) 米散射 蒙特卡洛
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X87;TN958.98
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.1.1 選題背景10
• 1.1.2 測(cè)量PM2.5 方法10-11
• 1.2 激光雷達(dá)的分類及特點(diǎn)11-12
• 1.2.1 激光雷達(dá)分類11
• 1.2.2 激光雷達(dá)的特點(diǎn)11-12
• 1.3 激光雷達(dá)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 激光雷達(dá)的國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 激光雷達(dá)的國(guó)內(nèi)研究狀況13-14
• 1.4 本文的主要研究工作及結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 高斯激光大氣傳輸理論15-23
• 2.1 高斯光束的特性15-16
• 2.1.1 高斯光束的介紹15
• 2.1.2 高斯光束的特性15-16
• 2.2 大氣主要組成成份16
• 2.3 激光在大氣中的傳輸特性16-18
• 2.3.1 激光與大氣的相互作用16-17
• 2.3.2 大氣對(duì)激光的吸收特性17-18
• 2.4 激光與大氣的相互作用18-19
• 2.4.1 瑞利散射18
• 2.4.2 米（Mie）散射18-19
• 2.4.3 拉曼散射19
• 2.5 單個(gè)粒子對(duì)激光的米散射特性19-21
• 2.6 蒙特卡洛仿真模型21-22
• 2.7 本章小結(jié)22-23
• 第3章 基于CCD后向散射激光信號(hào)的PM2.5 濃度測(cè)量23-30
• 3.1 引言23
• 3.2 測(cè)量原理和裝置23-26
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析26-29
• 3.4 結(jié)論29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第4章 大氣氣溶膠總體散射系數(shù)的研究30-38
• 4.1 引言30
• 4.2 測(cè)量裝置和原理30-31
• 4.3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析31-37
• 4.4 本章小結(jié)37-38
• 第5章 蒙特卡洛散射模型的仿真研究38-48
• 5.1 引言38
• 5.2 蒙特卡洛散射模型建立38-39
• 5.3 蒙特卡洛散射模型仿真與分析39-46
• 5.4 本章小結(jié)46-48
• 第6章 總結(jié)與展望48-50
• 6.1 總結(jié)48-49
• 6.2 展望49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 附錄55

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3 何翔;錢楓;李\，

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