激光干涉测量大气悬浮颗粒物吸收系数的方法研究

论文摘要

大气悬浮颗粒物吸收系数不仅可以用来衡量颗粒物影响光在大气中传播的强弱，还可以估计大气悬浮颗粒物的辐射强度。开展准确测量悬浮颗粒物吸收系数方法的研究是非常紧迫和必要的。本文从热光理论出发，逐步研究了大气悬浮颗粒物吸收系数的热光干涉方法的基本机理，并提出了一种低成本、高精度大气悬浮颗粒物吸收系数测量方法。该方法采用光束位置调节板替代了传统折叠式Jamin干涉仪中的角反射镜和压电陶瓷，降低了系统成本，提高了系统控制精度。通过对本方法测量灵敏度的分析，提出了一种有效提高系统灵敏度的方法，最后分析了测量系统中可能存在的若干测量不确定度，并对其进行了合成。本文的研究和分析表明本文提出的方法可以实现高精度、低成本大气悬浮颗粒物吸收系数的测量。在常规测量环境下，最小可测吸收系数可以达到15.94Mm-1；采用N次照射法在条件允许情况下，相同测量环境的灵敏度可以明显提高到原来1/N；测量系统合成不确定度优于0.7%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义及背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题来源、主要研究内容及工作
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 主要研究内容及工作
• 第二章 大气悬浮颗粒物吸收系数测量原理及方法
• 2.1 大气悬浮颗粒物概述
• 2.1.1 大气悬浮颗粒物的定义
• 2.1.2 大气悬浮颗粒物的分类及来源
• 2.1.3 大气悬浮颗粒物的影响
• 2.1.4 大气悬浮颗粒物的光学性质
• 2.2 大气悬浮颗粒物的光吸收系数
• 2.2.1 小粒径颗粒物的吸收
• 2.2.2 球形颗粒物的吸收
• 2.2.3 非球形颗粒物的吸收
• 2.3 光热效应
• 2.3.1 热传导方程
• 2.3.2 热光泵浦引起温度升高
• 2.3.3 温度同折射率的关系
• 2.4 常用颗粒物吸收系数测量方法
• 2.4.1 光声法
• 2.4.2 基于过滤的方法
• 2.4.3 其他方法
• 2.5 小结
• 第三章 大气悬浮颗粒物吸收系数激光干涉测量方法
• 3.1 激光干涉方法原理
• 3.2 激光干涉系统设计
• 3.2.1 偏振型折叠式 Jamin 干涉仪
• 3.2.2 热光干涉的泵浦
• 3.2.3 光束位置调节板
• 3.3 激光干涉方法的可测吸收系数
• 3.4 小结
• 第四章 激光干涉方法灵敏度分析
• 4.1 灵敏度概述
• 4.2 灵敏度分析方法
• 4.3 激光干涉方法灵敏度
• 4.3.1 线性因子对吸收系数测量灵敏度的影响
• 4.3.2 非线性因子对吸收系数测量灵敏度的影响
• 4.3.3 各参数对灵敏度影响作用比较
• 4.4 提高灵敏度的方案分析
• 4.4.1 双次照射
• 4.4.2 N 次照射
• 4.5 小结
• 第五章 激光干涉方法不确定度评定
• 5.1 不确定度概述
• 5.2 不确定度评定方法
• 5.3 激光干涉方法不确定度
• 5.3.1 合成不确定度
• 5.3.2 激光干涉方法不确定的来源
• 5.3.3 激光干涉方法不确定合成
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文