相移光譜技術(shù)在氣溶膠消光系數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用研究.pdf

1、氣溶膠對(duì)人類健康、大氣氣候、空氣質(zhì)量和生態(tài)等有著重大的影響，已經(jīng)被認(rèn)為是增加大氣溫室效應(yīng)最大的“貢獻(xiàn)”者之一。在多種影響氣候變化的影響因子中，氣溶膠的輻射強(qiáng)迫作用是最不確定的。然而氣溶膠輻射強(qiáng)迫對(duì)分析大氣的輻射平衡、化學(xué)過程、氣候變化等有著重大科學(xué)意義。因此氣溶膠輻射強(qiáng)迫測(cè)量一直是研究的熱點(diǎn)。
　　隨著氣溶膠輻射強(qiáng)迫對(duì)氣候的影響研究的深入發(fā)展，精確測(cè)量氣溶膠光學(xué)特性參數(shù)顯得尤為重要。氣溶膠光學(xué)特性參數(shù)恰恰是氣溶膠氣候模式研究中的關(guān)

2、鍵，對(duì)于提高氣候模式預(yù)報(bào)精度有著重要的意義。如氣溶膠消光系數(shù)可作為反映大氣能見度的衡量指標(biāo)等。同時(shí)氣溶膠消光系數(shù)與氣溶膠輻射吸收、散射和單次反照率有著密切關(guān)系，因此準(zhǔn)確測(cè)量氣溶膠消光特性對(duì)了解氣溶膠輻射強(qiáng)迫有著的重大科學(xué)意義。
　　目前，測(cè)量大氣氣溶膠消光特性技術(shù)有:激光雷達(dá)技術(shù)、太陽光度計(jì)技術(shù)和脈沖腔衰蕩光譜技術(shù)等?；诩す饫走_(dá)技術(shù)測(cè)量，可以同時(shí)反演出氣溶膠多種光學(xué)特性參數(shù)，但代價(jià)高，不適于常規(guī)測(cè)量、系統(tǒng)體積大、背景干擾大等?；?/p>

3、于太陽光度計(jì)技術(shù)的測(cè)量，操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)體積小，但在陰天或下雨天無法正常測(cè)量、測(cè)量精度低。基于脈沖腔衰蕩光譜技術(shù)測(cè)量，測(cè)量精度高，但所用激光器成本是LED光源成本的幾千倍。為了解決上述測(cè)量方法存在的問題，提出本論文研究?jī)?nèi)容，即基于相移光譜技術(shù)測(cè)量大氣氣溶膠消光系數(shù)。
　　相移光譜技術(shù)具有檢測(cè)靈敏度高、光源便宜、有效吸收光程長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此相移光譜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有更加突出的優(yōu)勢(shì)，并且應(yīng)用十分廣泛，如鏡片反射率測(cè)量、微量氣體濃度測(cè)

4、量、大氣氣溶膠消光系數(shù)測(cè)量等。相移光譜技術(shù)是通過測(cè)量探測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)的相位差來反演氣溶膠消光系數(shù)，與光源穩(wěn)定性無關(guān)。
　　在本文中，利用一階傳感理論，將光學(xué)諧振腔作為一階傳遞系統(tǒng)，推導(dǎo)了腔衰蕩光譜技術(shù)與相移光譜技術(shù)理論。同時(shí)理論模擬分析了消光系數(shù)測(cè)量技術(shù)指標(biāo)等。進(jìn)而設(shè)計(jì)了一個(gè)基于相移光譜技術(shù)測(cè)量大氣氣溶膠消光系數(shù)的系統(tǒng)。首先，將相移系統(tǒng)用對(duì)于測(cè)量腔鏡反射率。其次將該測(cè)量系統(tǒng)用于對(duì)光學(xué)諧振腔損耗定性測(cè)量，同時(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)量