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大气折射率影响因素的研究

2020-11-22阅读(745)

大气折射率影响因素的研究

论文摘要

在大气光学成像领域,由于大气中压强、温度、相对湿度和二氧化碳含量的不同,导致大气折射率场呈非均匀分布。所以,只有了解大气折射率场的变化特性,才能对大气中的光线追击做出精确的判断。 本论文对国内外文献中已有的大气折射率计算公式进行了整理和总结,通过对Ciddor-Owens公式和Ciddor-LL公式、Ciddor-Owens公式和Rüeger公式之间的对比分析,提出了公式选择方面的若干建议。 对大气折射率影响因素进行了深入研究,定量分析了各种不确定度。并且在高温条件下,利用优化迭代算法原理,对Rüeger公式进行拓展,增加了公式的开放性,使得优化后的公式在高温条件下依然适用。 在此理论基础上,开发了密度场到折射率场转换的程序,实现了密度场数据与折射率场数据互相转换、高温下折射率公式自动优化、折射率场数据三维动态显示等功能。 最后,利用新编NCEP/NCAR逐日再分析数据对我国大气层的温度分布特性做了定性和定量分析,并且推导了新的大气压强随海拔高度变化的公式。在此基础上,对大气层折射率场进行深入研究,利用指数模型和伽马模型,拟合了新的系数,从而使计算数值更接近我国实际情况。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • §1.1 研究背景
  • §1.2 大气折射率的测量方法
  • §1.2.1 利用光的干涉原理测量大气折射率
  • §1.2.2 利用光纤测量大气折射率
  • §1.2.3 利用大气物理量计算大气折射率
  • §1.3 论文研究内容
  • 第二章 大气折射率计算理论
  • §2.1 文献检索
  • §2.2.1 文献检索用词
  • §2.2.2 选用的数据库和搜索引擎
  • §2.2 两对概念
  • §2.2.1 折射率和折射度
  • §2.2.2 相折射率和群折射率
  • §2.3 大气折射率的计算方法
  • §2.4 大气相折射率公式对比分析
  • §2.4.1 Ciddor-Owens公式与Ciddor-LL公式对比分析
  • §2.4.2 Rüeger公式与Ciddor-Owens公式对比分析
  • §2.5 大气折射率公式的确定
  • §2.6 本章小结
  • 第三章 大气折射率的深入研究
  • §3.1 大气密度研究
  • §3.2.1 湿空气密度计算公式
  • §3.2.2 湿空气密度分析
  • §3.2 各个参量对大气折射率的影响
  • §3.2.1 波长对大气折射率的影响
  • §3.2.2 大气压强对大气折射率的影响
  • §3.2.3 大气温度对大气折射率的影响
  • §3.3.4 相对湿度对大气折射率的影响
  • §3.3.5 二氧化碳含量对大气折射率的影响
  • §3.3.6 大气压强和温度对大气折射率的联合影响
  • §3.3 高温条件下大气折射率公式的拓展
  • §3.3.1 优化迭代算法原理
  • §3.3.2 Rüeger公式的拓展
  • §3.4 本章小结
  • 第四章 程序开发和结果分析
  • §4.1 程序设计概述
  • §4.1.1 程序系统结构
  • §4.1.2 程序的主要功能
  • §4.1.3 程序编译环境和运行平台
  • §4.1.4 程序设计流程图
  • §4.2 Visual C++和MATLAB混编技术
  • §4.2.1 Visual C++和MATLAB简介
  • §4.2.2 利用MATLAB编译动态链接库文件
  • §4.2.3 在Visual C++中使用MATLAB生成的动态链接库
  • §4.2.4 程序的发布
  • §4.3 数据处理和结果分析
  • §4.3.1 折射度公式优化结果
  • §4.3.2 折射度场数据转换结果和三维动态显示
  • §4.4 本章小结
  • 第五章 大气层折射率场的研究
  • §5.1 大气圈概述
  • §5.1.1 底层大气的组成
  • §5.1.2 高层大气的组成
  • §5.1.3 大气层结构
  • §5.1.4 对折射率有影响的两种大气成分
  • §5.2 大气物理量与海拔高度的关系
  • §5.2.1 大气温度随高度的变化
  • §5.2.2 大气压强随高度的变化
  • §5.2.3 水汽压随高度的变化
  • §5.3 大气层折射率场建模
  • §5.3.1 数值计算
  • §5.3.2 公式拟合
  • §5.4 本章小结
  • 第六章 论文总结和展望
  • 附录
  • Ⅰ.不同角度下折射度场三维彩图
  • Ⅱ.新编NCEP／NCAR逐日再分析资料数据
  • 参考文献
  • 硕士在读期间发表的论文
  • 致谢

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