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偏振激光烟雾传输特性仿真模拟方法研究
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作者 钟国舜 李萌 +1 位作者 孙剑峰 刘秋佐 《激光与红外》 北大核心 2025年第7期1044-1049,共6页
研究偏振激光的烟雾传输特性对于提高抗烟雾干扰成像能力至关重要。传统蒙特卡洛方法(简称MC法)在仿真光束传输特性时缺乏对光子偏振、相位信息的跟踪记录。本文基于Mie散射理论和电场蒙特卡罗方法(简称EMC法),选取不同偏振激光进行激... 研究偏振激光的烟雾传输特性对于提高抗烟雾干扰成像能力至关重要。传统蒙特卡洛方法(简称MC法)在仿真光束传输特性时缺乏对光子偏振、相位信息的跟踪记录。本文基于Mie散射理论和电场蒙特卡罗方法(简称EMC法),选取不同偏振激光进行激光烟雾信道传输特性的仿真建模并分析其强度与退偏振变化规律。结果显示,高斯光束入射时,散射光子在平面上仍呈现近高斯分布;同时,随衰减距离增加,光束强度衰减、扩散增宽,且退偏程度加剧,逐渐趋于非偏振光。对比其他类型完全偏振光发现,圆偏振光经过传输后的退偏程度最低,具有更好的保偏性能。本研究对激光雷达抗烟雾干扰成像研究具有理论指导意义。 展开更多
关键词 电场蒙特卡罗法 mie理论 偏振激光 激光透雾
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基于Revised IMPROVE方法和MIE方法计算北京地区气溶胶消光系数的对比分析 被引量:3
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作者 刘斌 臧增亮 +3 位作者 田平 颜鹏 蔡恒明 张仁健 《装备环境工程》 CAS 2019年第6期123-128,共6页
目的对比分析IMPROVE方程的改进算法(Revised IMPROVE)和MIE方法在北京地区计算消光系数的适用性。方法基于2012年6月3日至6月30日北京地区大气颗粒物成分的浓度观测数据,分别采用Revised IMPROVE和MIE方法计算颗粒物的消光系数,其中MI... 目的对比分析IMPROVE方程的改进算法(Revised IMPROVE)和MIE方法在北京地区计算消光系数的适用性。方法基于2012年6月3日至6月30日北京地区大气颗粒物成分的浓度观测数据,分别采用Revised IMPROVE和MIE方法计算颗粒物的消光系数,其中MIE方法的粒径分布采用总量双峰分布体积谱和化学组分体积谱两种方案进行循环试验获取最优拟合结果,使用散射积分浊度计和黑碳仪的实测数据对计算结果进行对比分析。结果Revised IMPROVE方程、总量双峰体积谱MIE方法和化学组分体积谱MIE方法都能较好地计算出了大气颗粒物消光系数,与观测结果回归方程的相关系数R分别达到0.952、0.9686和0.9734。体积谱分布参数的循环试验方法还同时可以获得气溶胶的体积谱分布参数,总量双峰体积谱和化学组分体积谱MIE方法得到的细颗粒和粗颗粒几何平均粒径分别为0.74、7.5μm和0.48、6.0μm。结论采用化学组分体积谱MIE方法计算的消光系数与观测结果最为接近,Revised IMPROVE方程也有较好的准确性,采用化学组分体积谱MIE方法得到的颗粒物体积谱峰值与实际观测结果也较为一致。 展开更多
关键词 消光系数 Revised IMPROVE mie方法
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Mie散射因子的计算方法及其应用 被引量:3
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作者 程玉宝 杨希伟 《光电技术应用》 2005年第5期12-14,共3页
在推导Mie散射因子计算迭代公式之后,介绍了几种Mie散射因子的近似计算方法,并给出了相应的计算结果和工程应用分析,为散射探测和散射物理量的计算提供参考.
关键词 mie散射 计算方法 数值计算
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球形粒子Mie散射参量的Matlab改进算法 被引量:33
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作者 张合勇 赵卫疆 +2 位作者 任德明 曲彦臣 宋宝安 《光散射学报》 2008年第2期102-110,共9页
本文主要讲述了Mie散射物理参量的一种改进数值算法,在抛弃了Mie散射物理参量的经典算法——连分式算法和后向递推算法之后,在现有利用Matlab计算散射参量的基础上,充分利用了Matlab内置命令集和函数集,得出了任意折射率且尺度参数在10-... 本文主要讲述了Mie散射物理参量的一种改进数值算法,在抛弃了Mie散射物理参量的经典算法——连分式算法和后向递推算法之后,在现有利用Matlab计算散射参量的基础上,充分利用了Matlab内置命令集和函数集,得出了任意折射率且尺度参数在10-4~104的球形粒子散射参量的准确计算结果。收敛数度比改进后向递推快,相应的程序简单易读且执行时间大为缩短,比现有经典算法所用的递推关系较少,因此在很大程度上避免了递推过程中误差的积累,保证了计算结果的可靠性。 展开更多
关键词 MATLAB mie理论 散射参量 尺度参数 改进后向递推
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一种基于Mie散射的颗粒物浓度测量方法 被引量:2
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作者 周利斌 张大臣 +3 位作者 姜鹏飞 狄传勇 李莎 王江南 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第18期22-25,共4页
根据Mie散射理论,采用连分式递推算法,进行了微粒散射的数值模拟。借助特殊函数库得出简化的Mie散射理论的数值模拟方法,省去了推导的复杂性,同时提高了计算程序运算速度。利用水溶胶模拟大气溶胶进行光散射实验,采用三波长法计算得到... 根据Mie散射理论,采用连分式递推算法,进行了微粒散射的数值模拟。借助特殊函数库得出简化的Mie散射理论的数值模拟方法,省去了推导的复杂性,同时提高了计算程序运算速度。利用水溶胶模拟大气溶胶进行光散射实验,采用三波长法计算得到各样本的平均粒径,根据消光定律模拟出微粒浓度与光强变化之间的关系,为空气中微粒浓度的测量提供了理论依据。 展开更多
关键词 mie散射理论 消光定律 连分式递推算法 三波长法 水溶胶
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适用于Mie-Grüneisen状态方程的一种通用激波限制器
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作者 王东红 赵宁 徐爽 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期232-238,共7页
为了求解含Mie-Grüneisen状态方程多介质可压缩流动问题,针对界面追踪方法,发展了一种通用的激波限制器。根据平均守恒误差及L1误差随参数的变化情况,确定了参数的范围。由于表达式不含有状态方程中的物性参数,所以它适用于任何一... 为了求解含Mie-Grüneisen状态方程多介质可压缩流动问题,针对界面追踪方法,发展了一种通用的激波限制器。根据平均守恒误差及L1误差随参数的变化情况,确定了参数的范围。由于表达式不含有状态方程中的物性参数,所以它适用于任何一种形式的状态方程。通过具体算例分析了激波限制器的开关闭状态。数值结果表明文中构造的激波限制器可以用于计算含强激波的一般状态方程的多介质可压缩流动问题。 展开更多
关键词 可压缩多介质流 界面追踪方法 限制器 mie-Grtineisen状态方程
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基于MATLAB与LabVIEW的Mie散射参数分析系统 被引量:1
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作者 张念军 郭锋 +2 位作者 黎恒 钟英 杨凯 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1041-1046,共6页
针对激光散射法测量0.1μm^10μm微小球形颗粒过程中,Mie散射理论各参数的分析、计算、最优化选取比较复杂和繁琐,通过收敛速度、折射率和尺度参数测量范围、叠加次数的比较,采用球形粒子Mie散射参量的MATLAB改进算法,结合MATLAB较强的... 针对激光散射法测量0.1μm^10μm微小球形颗粒过程中,Mie散射理论各参数的分析、计算、最优化选取比较复杂和繁琐,通过收敛速度、折射率和尺度参数测量范围、叠加次数的比较,采用球形粒子Mie散射参量的MATLAB改进算法,结合MATLAB较强的计算能力和LabVIEW良好的图形化界面,进行LabVIEW和MATLAB混合编程。设计了Mie散射理论参数分析系统,系统实现散射系数的计算,并分别对散射系数与颗粒直径关系曲线、散射强度分布曲线、入射光波长与散射光强关系曲线、颗粒直径与散射光强关系曲线、入射光偏振角与散射光强关系曲线进行分析。通过实验结果和结论对比验证系统可行,且散射系数、消光系数和散射光强的计算结果可精确到小数点后17位,从而达到减少大量计算和编程工作的目的。 展开更多
关键词 微粒检测 参数分析系统 激光散射法 mie散射理论 MATLAB Script节点 球形微粒
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基于MIE散射法的金属粉尘浓度检测技术 被引量:8
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作者 赵政 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第5期108-110,119,共4页
文中根据金属粉尘的特性研究了金属粉尘浓度的连续检测技术。剖析了基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术基本原理,设计了MIE散射法的光学检测气路和结构,然后完成了微弱光信号的提取电路和整机功能电路的设计,最后用散射法对金属粉尘浓度进... 文中根据金属粉尘的特性研究了金属粉尘浓度的连续检测技术。剖析了基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术基本原理,设计了MIE散射法的光学检测气路和结构,然后完成了微弱光信号的提取电路和整机功能电路的设计,最后用散射法对金属粉尘浓度进行3个月的测试实验。实验结果表明整个实验周期内,其检测误差均小于10%,基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术能够适用于金属粉尘的实时连续长时间的在线检测。 展开更多
关键词 金属粉尘 浓度检测 mie散射法 光学检测气路
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A Transmission Method for the Determination of the Radiation Properties of Small Ash Particles 被引量:1
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作者 阮立明 余其铮 谈和平 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 1994年第2期10-14,共5页
The complex refractive index of small ash particles is determined from the transmittance spectrum of dilute particle suspensions obtained from experiment and by the application of the precise Mie scattering theory and... The complex refractive index of small ash particles is determined from the transmittance spectrum of dilute particle suspensions obtained from experiment and by the application of the precise Mie scattering theory and dielectric dispersion Kramers-Kroning relations. The numerical simulation results for the ash particles with data given in literature [1] show that with this method the accuracy is improved and the applicable range of the wavelength and the particle size is expanded.At last the transmittance spectrum of the ash particle cloud from Tic Fa Coal Mine was measured by an infrared spectrometer and its complex refractive index is determined. 展开更多
关键词 ss: TRANSMISSION method mie scattering theory K-K relations SMALL PARTICLES
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基于Mie散射的颗粒物质量浓度实时监测系统设计 被引量:2
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作者 陈思龙 吴永聪 +1 位作者 杨安 姜岩峰 《电子设计工程》 2023年第16期25-30,共6页
为了检测可吸入颗粒物浓度这一大气环境监测中的重要指标,该文基于Mie散射理论,在粒子计数法检测原理的基础上,设计了一个颗粒物质量浓度实时监测系统,主要功能模块包括光路系统、信号处理电路、蓝牙模块、单片机系统和移动端蓝牙APP等... 为了检测可吸入颗粒物浓度这一大气环境监测中的重要指标,该文基于Mie散射理论,在粒子计数法检测原理的基础上,设计了一个颗粒物质量浓度实时监测系统,主要功能模块包括光路系统、信号处理电路、蓝牙模块、单片机系统和移动端蓝牙APP等。其中光路系统包括激光器和光电探测器;信号处理电路进行信号的转换、滤波和放大;单片机系统负责控制和数据处理,接收测量信号并进行数字滤波和差值运算,经过线性校正得到颗粒物质量浓度。此数据通过蓝牙模块发送给移动端APP显示。该系统相对于美国TSI传感器检测结果的平均相对误差约为7%,证实了该系统不仅成本低,且具有较高的精确度和稳定性。 展开更多
关键词 mie散射 粒子计数法 单片机 蓝牙 APP
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荧光米激光雷达气溶胶团边界检测
11
作者 陈思颖 游钧洁 +4 位作者 陈和 郭磐 檀望舒 徐清玥 朱瑜 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期54-64,共11页
有机气溶胶具有荧光效应,能在特定波长激光的激发下产生荧光,针对此类荧光气溶胶团,提出了一种基于水平探测荧光-米激光雷达的径向边界检测算法。该算法利用荧光和米双通道的回波信号构造一个去除大气影响的函数,并采用截距法检测荧光... 有机气溶胶具有荧光效应,能在特定波长激光的激发下产生荧光,针对此类荧光气溶胶团,提出了一种基于水平探测荧光-米激光雷达的径向边界检测算法。该算法利用荧光和米双通道的回波信号构造一个去除大气影响的函数,并采用截距法检测荧光气溶胶团的突变特征信号以确定边界。数值仿真表明,该算法在不同能见度和信噪比下对单个和两个荧光气溶胶团的径向边界检测都具有较高的精确度和稳定性。利用该算法检测了荧光-米激光雷达对单个或两个荧光气溶胶团的径向边界,结果表明该算法有效提高了边界检测的准确度和稳定性,且具有检测单个荧光气溶胶团边界的时效性。 展开更多
关键词 大气光学 荧光米激光雷达 水平探测 径向边界检测 截距法
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外开式汽油喷油器喷雾特性研究 被引量:4
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作者 何邦全 叶飞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期275-281,共7页
在定容弹内,采用纹影和激光Mie散射技术研究了外开式压电晶体汽油喷油器使用汽油、正丁醇和乙醇时的喷雾特性。结果表明,外开式喷油器喷油形成的空心圆锥状喷雾结构由线状油束组成。喷油背压对喷雾的宏观形态影响较大。随着喷油背压的升... 在定容弹内,采用纹影和激光Mie散射技术研究了外开式压电晶体汽油喷油器使用汽油、正丁醇和乙醇时的喷雾特性。结果表明,外开式喷油器喷油形成的空心圆锥状喷雾结构由线状油束组成。喷油背压对喷雾的宏观形态影响较大。随着喷油背压的升高,喷雾中油线间隙减小并最终消失,同时喷雾贯穿度与面积均大幅减小,但喷雾锥角基本不随背压、燃料种类和时间的变化而变化。此外,随着背压的升高,喷雾横向贯穿度的减小程度大于轴向贯穿度,但是横向贯穿度始终大于轴向贯穿度。粘度较大的乙醇和正丁醇的轴向贯穿度大于汽油。横向贯穿度与喷油产生的涡流有关。涡流尺度越大,则横向贯穿度也越大。 展开更多
关键词 直喷汽油喷油器 喷雾特性 纹影法 mie散射法
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太赫兹波在沙尘中衰减特性 被引量:18
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作者 许文忠 钟凯 +3 位作者 梅嘉林 徐德刚 王与烨 姚建铨 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期523-527,共5页
为了研究太赫兹波在沙尘大气中的衰减特性,根据Mie散射理论计算了单次散射情况下沙尘粒子不同尺寸参数下的散射效率因子和不同散射角下的散射相函数值。并得到了具有一定尺寸分布的沙尘粒子的单位距离衰减和能见度的关系曲线。还利用Mon... 为了研究太赫兹波在沙尘大气中的衰减特性,根据Mie散射理论计算了单次散射情况下沙尘粒子不同尺寸参数下的散射效率因子和不同散射角下的散射相函数值。并得到了具有一定尺寸分布的沙尘粒子的单位距离衰减和能见度的关系曲线。还利用Monte Carlo方法对太赫兹波在沙尘中的多次散射特性进行了模拟计算,分析了不同能见度和不同沙尘类型对太赫兹波传输过程中能量损耗的影响。结果表明:单次散射条件下沙尘粒子的散射主要受尺寸参数影响;沙尘能见度较低时必须要考虑多次散射的影响。研究结果对太赫兹技术在大气环境监测和烟尘和风沙的探测等方面的应用具有参考价值。 展开更多
关键词 太赫兹 沙尘 mie散射理论 MONTE CARLO方法
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激光粒度测试结果影响因素分析 被引量:12
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作者 张国强 赵鸣 +2 位作者 张丽娟 盖国胜 姜涛 《中国测试》 CAS 北大核心 2017年第3期24-29,共6页
针对目前市面上激光粒度仪品牌、型号众多,但激光粒度测试结果差异较大的现象,以清华大学研制的球形石英粉标准样品为测试样品,使用不同厂家的激光粒度仪,通过激光散射法,对比不同复折射率下的检测结果,探究激光粒度测试结果的影响因素... 针对目前市面上激光粒度仪品牌、型号众多,但激光粒度测试结果差异较大的现象,以清华大学研制的球形石英粉标准样品为测试样品,使用不同厂家的激光粒度仪,通过激光散射法,对比不同复折射率下的检测结果,探究激光粒度测试结果的影响因素。研究发现,针对同种样品、不同厂家的激光粒度仪检测结果偏差较大。折射率与吸收率对粒度检测结果有较大影响,折射率的影响比吸收率的影响大,但随着吸收率增大可以逐渐抵消折射率的变化给粒度检测结果带来的波动,使检测结果趋于稳定。通过寻找拟合残差与粒度检测结果之间的变化规律,发现残差值越小,理论散射光强与实际检测光强的偏差越小,检测结果越趋于一个较稳定的值,但对比发现目前激光粒度测试用户根据残差值判断待测样品折射率的方法并没有可靠的依据。通过比较不同样品的最小残差值,发现同种样品的不同粒度区间对应的折射率与吸收率不同,从而证明粒度检测行业内以每种物质固定的折射率和吸收率来进行粒度测试的方法缺乏实际依据。 展开更多
关键词 粒度测试 激光散射法 mie理论 复折射率
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细水雾遮蔽红外辐射的数值分析 被引量:6
15
作者 杜永成 杨立 张士成 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期1967-1972,共6页
细水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于舰船等军事目标的红外隐身。将水雾视为吸收、发射、各向异性散射介质,通过谱带离散处理水雾的非灰特性,利用Mie氏理论计算离散谱带内的平均光学系数,建立了8~14μm红外辐射在细水雾中... 细水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于舰船等军事目标的红外隐身。将水雾视为吸收、发射、各向异性散射介质,通过谱带离散处理水雾的非灰特性,利用Mie氏理论计算离散谱带内的平均光学系数,建立了8~14μm红外辐射在细水雾中的传输模型,并利用有限体积法进行了分析计算。研究发现,采用均值粒径假设计算辐射透射率时会有一定误差,应用数量矩均值粒径时Sauter粒径误差最小,线性平均粒径误差最大;水雾自身辐射与内散射对透射率的影响较大,计算中应考虑;提高水雾浓度,减小均值粒径,可有效抑制透射率。 展开更多
关键词 红外隐身 水雾 热辐射 有限体积法 mie理论
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聚合物中多重光散射传导的Monte Carlo数值模拟 被引量:10
16
作者 马常群 唐振方 +1 位作者 张杰 叶勤 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期457-462,共6页
基于米氏散射(Mie scattering)理论,建立填充分散粒子群的聚合物对光散射传导的Monte Carlo数学模型.在此基础上,编写了一套仿真模拟程序.通过模拟单个光子在聚合物中的多重散射运动过程,把问题扩展到以激光束或线状光为入射源,得到在... 基于米氏散射(Mie scattering)理论,建立填充分散粒子群的聚合物对光散射传导的Monte Carlo数学模型.在此基础上,编写了一套仿真模拟程序.通过模拟单个光子在聚合物中的多重散射运动过程,把问题扩展到以激光束或线状光为入射源,得到在聚合物板块内的光传导情况,并且在计算机上图像化地重现整个物理过程,对输出光强的分布情况进行模拟统计分析.模拟结果表明,利用体散射机制,可以将点光源和线光源转换为平面光输出,输出光的状态可以通过对比计算结果实施有效控制. 展开更多
关键词 米氏散射理论 MONTE CARLO方法 散射聚合物 多重光散射 数值模拟
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利用球型微纳米颗粒结构表面减小硅基太阳能电池的光反射 被引量:4
17
作者 廖同庆 魏小龙 +1 位作者 吴昇 李杨 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期93-97,共5页
为了在理想的光频范围内扩展硅太阳能电池的低反射特性,设计了一种由球型微纳米颗粒周期排列构成的光学微结构。利用球型微纳米颗粒结构表面良好的抗反射特性,扩展硅基太阳能电池的超低反射特性。首先采用Mie散射理论研究了单个球型硅... 为了在理想的光频范围内扩展硅太阳能电池的低反射特性,设计了一种由球型微纳米颗粒周期排列构成的光学微结构。利用球型微纳米颗粒结构表面良好的抗反射特性,扩展硅基太阳能电池的超低反射特性。首先采用Mie散射理论研究了单个球型硅颗粒的散射特性;进而使用MEEP仿真软件通过控制变量法分析了多个颗粒构成的周期性二维光学微结构的光反射特性,分析了球型微纳米颗粒的周期数、半径、间距对反射率的影响。结果表明:合理选择球形颗粒的半径、间距以及周期数构成合适的周期性二维光学微结构,可以在理想的光频范围内获得超低反射特性。 展开更多
关键词 微纳米颗粒 硅基太阳能电池 mie散射理论 控制变量法 超低反射
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DOP气溶胶浓度的光学检测 被引量:1
18
作者 马英 刘群 +3 位作者 丘丹圭 史英霞 侯建荣 尹王保 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1132-1136,共5页
为了保证高效过滤器良好的工作性能,对广泛应用于高效过滤器效率及现场检漏的邻苯二甲酸二辛酯法进行了分析,并针对邻苯二甲酸二辛酯气溶胶浓度的光学检测理论进行了归纳总结.在Mie氏散射理论基础上,获得了在发特定气溶胶情况下,散射光... 为了保证高效过滤器良好的工作性能,对广泛应用于高效过滤器效率及现场检漏的邻苯二甲酸二辛酯法进行了分析,并针对邻苯二甲酸二辛酯气溶胶浓度的光学检测理论进行了归纳总结.在Mie氏散射理论基础上,获得了在发特定气溶胶情况下,散射光强与被测粒子浓度的数学模型.在此理论模型下,设计制作了检测光学模组,并对其进行了测试.实验表明,理论模型合理,散射光强度与其质量浓度具有良好的线性关系. 展开更多
关键词 邻苯二甲酸二辛酯法 mie氏散射 气溶胶 散射光强 质量浓度
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基于蒙特卡罗法的激光引信云雾回波信号研究 被引量:12
19
作者 高宠 刘建新 +1 位作者 张京国 周宗海 《航空兵器》 2008年第3期50-53,共4页
在激光引信中,云雾后向散射效应会产生引发虚警的回波信号。基于蒙特卡罗法,对云雾回波信号进行了模拟,并分析了激光引信结构特征及脉冲信号特征的影响。结果表明:增加盲区距离对克服一次散射的效果较为明显,对克服多次散射的效果... 在激光引信中,云雾后向散射效应会产生引发虚警的回波信号。基于蒙特卡罗法,对云雾回波信号进行了模拟,并分析了激光引信结构特征及脉冲信号特征的影响。结果表明:增加盲区距离对克服一次散射的效果较为明显,对克服多次散射的效果相对较差;回波信号的最大幅度随发射矩形脉冲宽度的增大而增大,而当脉冲宽度增大到一定值(约20~30ns)时,其最大幅度与脉冲宽度无关。 展开更多
关键词 激光引信 米氏散射 蒙特卡罗法 回波信号
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蒙特卡罗方法对各向异性介质辐射特性的模拟 被引量:9
20
作者 余其铮 潘迎春 +2 位作者 张东辉 季建刚 谈和平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第1期96-100,共5页
本文提出一种计算含微粒半透明介质辐射特性的蒙特卡罗方法,考虑了微粒群的独立多次散射,直接用米氏相函数考虑微粒的各向异性性质,计算了含微粒层的双向反射率与双向透射率。与实验数据和离散座标法的计算结果比较,吻合良好。
关键词 各向异性介质 蒙特卡罗法 辐射特性 米氏相函数
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