Mie散射

摘要： 针对颗粒粒径和数量同时测量的问题,在Mie散射理论的基础上,提出将角散射颗粒计数法和小角前散射法相结合,设计出一种能实时测量颗粒物粒径和数量的光学传感器。基于光电二极管采集到的光电流范围,用信噪比为51.8 dB的放大器电路对电流采样,从而实现较高计数效率。针对散射光能分布和颗粒粒径之间的关系式,推导出目标函数,并引入天牛须算法对其进行优化。实验结果表明该传感器浓度测量数据与实际浓度值变化趋势高度一致,相关性在0.99以上,相对误差在10%以内,颗粒粒径反演误差较低。从而验证了所设计的颗粒物传感器系统的实用性。

摘要： 基于浮尘的粒子谱,采用Mie散射理论分析浮尘粒子各粒径下的散射效率因子和散射系数;采用蒙特卡罗方法模拟分析浮尘天气时浮尘粒径及浓度对紫外光通信的影响;搭建实验装置,测试不同浮尘天气下浮尘粒径及浓度对紫外光通信性能的影响,并与仿真结果进行了对比。结果表明:1)浮尘粒子的散射效率因子和消光效率因子呈现振荡衰减趋势,且随着尺度参数的增大最终分别振荡收敛于2.07和1.14附近;2)当浮尘浓度一定时,紫外光通信的路径损耗随粒径的增大呈先减小后增大的趋势,出现极小值的半径范围在1.0~1.5μm之间;3)浮尘天气中,紫外光短距离通信时,路径损耗随着浮尘浓度的增加而降低,随通信距离和收发仰角的增大而增加。

摘要： 激光信号在大气传输过程中,极易受到雨雪等天气的影响。该文主要研究雨雪对激光传输的衰减特性。基于Mie散射理论,对M-P和Joss雨滴模型进行Matlab仿真,分析激光在雨雪中传输的关系,得到激光随降雨量、降雪量衰减的变化规律,进一步得到激光雷达最大探测距离随降雨量、降雪量变换的关系。

摘要： 基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1000 nm这2个波长下的变化规律.研究结果表明:在550、1000 nm这2个波长下不同环境中气溶胶组分的消光系数、散射系数随水滴数浓度的增加均呈线性递增,大陆洁净型和大陆污染型气溶胶环境的吸收系数变化均比较缓慢.在海上污染型气溶胶环境中,当气溶胶组分为积聚模态海盐和粗模态海盐时,水滴数浓度的变化率为0,这表明在这2种气溶胶组分环境下,吸收系数不随水滴数浓度的变化而变化;激光雷达比受雷达波长和气溶胶环境组分2个因素的影响,该值在大陆污染型气溶胶环境下的变化最为明显,在水溶性和非水溶性组分下大幅递减,而在煤烟组分下大幅递增.

摘要： 研究光波波长与散射微粒尺寸对散射介质中散射和吸收的影响,仿真结果表明,在波长一定时,散射微粒尺寸越大,散射效率越小,且在红外波段,散射微粒吸收效率较为明显,有利于吸收多次散射光子.同时,通过构建大气散射模型,利用蒙特卡罗光线追踪技术、Mie散射理论和Stockes矢量法,探究偏振光在单分散系统中的传输特性.仿真结果表明,当散射介质厚度较小时,出射光的光强分布和偏振度分布较为集中,探测器中心接收较多的保偏光子;反之,光斑向周围扩散,探测器接收更多来自多次散射事件的光子.

摘要： 研究表明二元、三元钨基氧化物的红外吸收性能具有尺寸和形貌依赖性,但还没有普适性的物理学机理及计算方法。本工作基于Mie散射理论,推导了一维材料的长度与光吸收性能之间的关系,通过理论推导计算和实验验证,探究了纳米钨基氧化物的红外吸收性能与颗粒长度的关联性。首先,基于Mie散射理论的推演和计算,揭示了增加纳米Cs_(0.2)WO_(3)和W18O_(49)材料长度可适度提高其近红外吸收性能的规律。其次,测试了合成的不同长度Cs_(0.2)WO_(3)纳米棒和W18O_(49)纳米线的红外吸收性能,结果与理论计算及模拟相吻合。其中在2 500~20 000 nm波长范围内Cs_(0.2)WO_(3)纳米棒和W18O_(49)纳米线随长度的变化趋势不同,Cs_(0.2)WO_(3)纳米棒的红外吸收性能随长度的增加而增加,而W18O_(49)纳米线的红外吸收性能随长度的增加而减弱。Cs_(0.2)WO_(3)纳米棒和W180O9纳米线的光热效应均随长度的增加而增加,增幅分别达18.5%和12.7%,再次验证了长度效应。

摘要： 通过对Mie散射相位函数的累积概率密度插值获得散射角,建立了激光在浑浊介质中传输的蒙特卡罗仿真模型。借助模型研究了激光在均匀单分散聚苯乙烯浑浊介质中的多次散射现象,探究了不同光学厚度和散射相位函数的浑浊介质对激光多次散射的影响。在研究中控制5μm和10μm两种粒径聚苯乙烯颗粒的浓度,改变浑浊介质的光学厚度分别为2、5和8,进行了理论仿真和实验的二维侧向散射图像比对,发现相同介质条件下仿真与实验得到的散射光强衰减百分比差异均小于16%,散射光强曲线走势基本一致。仿真还能够提供不同散射阶次光强大小的分布情况,能准确分析多次散射的影响。

摘要： 基于Mie散射研究了带电粒子的散射特性,给出散射系数与表面电导率的关系,计算了不同面电导率粒子与非带电粒子的散射角,计算表明:对金属类粒子,带电后的散射影响不大;但带电介质类粒子如水球、冰球粒子,面电荷使面电导率达到一定量级时,对散射特性有明显的影响.与水球相比,冰球的散射系数振荡现象处于粒子尺度参数更大值,振幅更强,而当面电导率很大时,即携带更多电荷量时,两者散射效率近似相等,与同大小的金属球形粒子的散射效率接近.随着面电导率的增加,散射系数发生较大变化,但当电导率达到一定值时,散射系数趋于恒定.相对非带电粒子的散射,带电后粒子的散射系数减小,散射能量沿不同方向重新分布,后向散射强度增强,其他方向的散射强度减小.当冰球粒子与水球粒子面电导率大到一定程度时,其散射特性都接近等大金属粒子的散射特性.

摘要： 在毫米波的传输和应用中,降雨是影响毫米波应用的主要因素,降雨会导致毫米波信号的吸收、散射和衍射等,从而造成毫米波的降雨衰减.文中在MPM毫米波传输模型和Mie散射的基础上分析了不同降雨条件对毫米波的影响,着重研究了多个频率点的降雨衰减特性以及降雨强度、雨滴谱大小等不同条件下的衰减规律,并对毫米波作用的最大距离进行了仿真.根据仿真的结果和数据对比,得到了不同降雨条件对毫米波传播的衰减规律,为应对降雨情况下的毫米波器件的设计提供了有效依据.

摘要： 本文设计并研究了基于石墨烯球形双曲色散超材料腔(由多层石墨烯和介质交替包裹介质核组成)中回音廊共振的纳米激光器.首先说明该石墨烯-介质核壳结构具有双曲型色散关系,支持共振波长远大于腔尺寸的回音廊模式,能够把电场局域在深度亚波长的区域.另外,由于该腔支持多个不同阶次的偶极回音廊共振,并能够在不同介质层中形成强约束电场,具有高Purcell因子.因此,通过在相应的介质层引入增益,可实现多波长激射,且阈值较低.对于直径404 nm的腔,在32.3μm的激射阈值仅为80.6 cm-1.进一步说明通过改变介质折射率、石墨烯费米能级或石墨烯/介质层对数,还能够实现激射波长的宽带调谐.最后说明对于仅由2对石墨烯/介质层组成的回音廊共振腔,最大共振波长和直径比也达到约50倍,相应的激射阈值仅90.74 cm-1.该纳米激光器兼备了深度亚波长、低阈值和宽带可调谐等特性,有望在太赫兹集成器件中发挥重要的应用.

摘要： 飞速发展的激光雷达技术应用领域越来越广,在大气监测预报工作中由于独有特性发展应用前景广阔.激光雷达大气测量工作是通过激光与大气中的气溶胶及大气分子的作用而产生后向散射且被探测器接收而实现的.激光雷达接收器收到的大气反射信号携带着被测物质相关信息(如吸收、散射等),通过信息分析可得到反射物质的物理量(如温度、速度、密度等).大气激光雷达根据激光与大气的作用方式及测量目的,衍生出了多种不同类型的激光雷达.本文以Mie散射大气激光雷达为例,介绍一下大气激光雷达的工作原理、过程和应用.

摘要： 飞速发展的激光雷达技术应用领域越来越广,在大气监测预报工作中由于独有特性发展应用前景广阔.激光雷达大气测量工作是通过激光与大气中的气溶胶及大气分子的作用而产生后向散射且被探测器接收而实现的.激光雷达接收器收到的大气反射信号携带着被测物质相关信息(如吸收、散射等),通过信息分析可得到反射物质的物理量(如温度、速度、密度等).大气激光雷达根据激光与大气的作用方式及测量目的,衍生出了多种不同类型的激光雷达.本文以Mie散射大气激光雷达为例,介绍一下大气激光雷达的工作原理、过程和应用.

摘要： 飞速发展的激光雷达技术应用领域越来越广,在大气监测预报工作中由于独有特性发展应用前景广阔.激光雷达大气测量工作是通过激光与大气中的气溶胶及大气分子的作用而产生后向散射且被探测器接收而实现的.激光雷达接收器收到的大气反射信号携带着被测物质相关信息(如吸收、散射等),通过信息分析可得到反射物质的物理量(如温度、速度、密度等).大气激光雷达根据激光与大气的作用方式及测量目的,衍生出了多种不同类型的激光雷达.本文以Mie散射大气激光雷达为例,介绍一下大气激光雷达的工作原理、过程和应用.

摘要： 飞速发展的激光雷达技术应用领域越来越广,在大气监测预报工作中由于独有特性发展应用前景广阔.激光雷达大气测量工作是通过激光与大气中的气溶胶及大气分子的作用而产生后向散射且被探测器接收而实现的.激光雷达接收器收到的大气反射信号携带着被测物质相关信息(如吸收、散射等),通过信息分析可得到反射物质的物理量(如温度、速度、密度等).大气激光雷达根据激光与大气的作用方式及测量目的,衍生出了多种不同类型的激光雷达.本文以Mie散射大气激光雷达为例,介绍一下大气激光雷达的工作原理、过程和应用.

摘要： 在不同类型大气气溶胶的谱分布的基础上，利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性，讨论分析大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明，激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响；不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率，从而决定了其具有不同的散射和吸收特性；气溶胶粒子的数密度越大，其散射和吸收能力就越强，对激光传输的衰减也就越大。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用。

摘要： 在不同类型大气气溶胶的谱分布的基础上，利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性，讨论分析大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明，激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响；不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率，从而决定了其具有不同的散射和吸收特性；气溶胶粒子的数密度越大，其散射和吸收能力就越强，对激光传输的衰减也就越大。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用。

摘要： 在不同类型大气气溶胶的谱分布的基础上，利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性，讨论分析大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明，激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响；不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率，从而决定了其具有不同的散射和吸收特性；气溶胶粒子的数密度越大，其散射和吸收能力就越强，对激光传输的衰减也就越大。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用。

摘要： 在不同类型大气气溶胶的谱分布的基础上，利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性，讨论分析大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明，激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响；不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率，从而决定了其具有不同的散射和吸收特性；气溶胶粒子的数密度越大，其散射和吸收能力就越强，对激光传输的衰减也就越大。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用。

摘要： 在不同类型大气气溶胶的谱分布的基础上，利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性，讨论分析大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明，激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响；不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率，从而决定了其具有不同的散射和吸收特性；气溶胶粒子的数密度越大，其散射和吸收能力就越强，对激光传输的衰减也就越大。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用。

摘要： 在不同类型大气气溶胶的谱分布的基础上，利用Mie散射理论计算气溶胶在可见光和近红外波段的散射和衰减特性，讨论分析大气气溶胶对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明，激光传输在很大程度上受粒子的折射率和谱分布的影响；不同类型气溶胶粒子具有不同的折射率，从而决定了其具有不同的散射和吸收特性；气溶胶粒子的数密度越大，其散射和吸收能力就越强，对激光传输的衰减也就越大。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及提高激光传输、通信和激光测风等应用。

摘要： 本发明基于MIE散射方程构建了气溶胶消光系数的同化算子，属于大气污染数值模拟领域，具体内容如下，步骤1：获取气象场驱动数据、激光雷达消光系数资料；步骤2：基于大气化学模式(WRF‑Chem)中气溶胶方案(MOSAIC)的8种污染物种，假设其粒径分布，计算各物种不同湿度对应的湿粒径，建立各物种、湿粒径和消光效率因子之间的查找表；步骤3：利用MIE散射方程构建可直接同化激光雷达消光系数的同化算子。

摘要： 本发明公开了一种基于高折射率微球Mie散射的结构色涂料。一种基于高折射率微球Mie散射的结构色涂料，包括以下质量份的组分：1‑4份的高折射率微纳米级微球，15‑20份分散液，0.1‑3份表面活性剂，1‑6份粘结剂。结构色涂料的颜色源自涂料内的粒径均一的高折射率微球在基质上组装的单层或多层的局部微观有序、宏观长程无序的结构，该颜色属于结构色的一种，与高折射率微球的自身颜色无关。与其他结构色生色结构产生的颜色相比，颜色在自然光下可视，无需特殊光源照射或镜面反射观察，且颜色更加亮丽。此外，所述的结构色涂料通过改变所加入的高折射率微球的粒径，可最终得到紫、蓝、绿、黄、红等多种颜色的无角度依存的结构色。

摘要： 本发明公开了一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法，本发明利用Mie散射原理分析高斯光束经过玻璃内部气泡发生散射的过程，利用CCD探测装置探测到高斯光束经过玻璃内部气泡后散射灰度图像，经过平滑及线性分环计算出散射光强随角度变化的分布曲线，利用单纯形优化算法计算出气泡的粒径大小；并通过改变CCD探测装置的测量位置得到不同位置的光强分布图，根据光强分布极值位置计算出气泡的深度。本发明为玻璃内部气泡缺陷检测提供了一种高精度的无损检测方法，可实现玻璃内部微米及亚微米量级气泡粒径及深度的精确检测。

摘要： 本发明公开了一种增强Mie散射的单层辐射制冷薄膜，包括基体，基体内部均匀分布有第一散射体与第二散射体，第一散射体为可侵入散射体，第二散射体为固态，第二散射体部分侵入到第一散射体内，形成散射体界面。本发明的有益效果：通过引入第二散射体，增加了散射系数，形成了散射体界面，进而形成增强的Mie散射，降低了依靠散射的辐射制冷器的厚度依赖性，使用成本降低，光学性能提高，避免了因为膜层过厚，应力不均匀形成的膜层卷曲现象，提升便利性和可靠性，第二散射体和两种散射体间所形成的界面是人工添加形成的，具有大小和体积分数的可控性质，优于多级孔薄膜的散射体不可控的特性，力学性能强，结构可靠，进一步提升了性能。

摘要： 本发明基于MIE散射方程构建了气溶胶消光系数的同化算子，属于大气污染数值模拟领域，具体内容如下，步骤1：获取气象场驱动数据、激光雷达消光系数资料；步骤2：基于大气化学模式(WRF‑Chem)中气溶胶方案(MOSAIC)的8种污染物种，假设其粒径分布，计算各物种不同湿度对应的湿粒径，建立各物种、湿粒径和消光效率因子之间的查找表；步骤3：利用MIE散射方程构建可直接同化激光雷达消光系数的同化算子。

摘要： 本发明公开了一种基于Mie氏散射理论的颗粒粒度测量设备，具体涉及颗粒粒度测量方法领域，包括平行光产生模块、样品分散模块、光散射采集模块、电控二维导台和数据处理模块；平行光产生模块、样品分散模块和光散射采集模块从左到右呈一字型分布。本发明采用面阵CCD作为接收器件，获取艾里斑图像，提取其位置信息，实现图像引导对中，并求取对中修正参数，提高测量结果的准确度，通过设计二维导台控制面阵CCD位置，拍摄不同位置的多幅图像，且利用图像拼接技术，采集大角度光散射能量图，利用图像处理方法，动态划分散射角，提高粒度测量的分辨率，利用神经网络原理，改进传统反演算法，提高算法的精确度、速度和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种基于高折射率微球Mie散射的结构色涂料。一种基于高折射率微球Mie散射的结构色涂料，包括以下质量份的组分：1‑4份的高折射率微纳米级微球，15‑20份分散液，0.1‑3份表面活性剂，1‑6份粘结剂。结构色涂料的颜色源自涂料内的粒径均一的高折射率微球在基质上组装的单层或多层的局部微观有序、宏观长程无序的结构，该颜色属于结构色的一种，与高折射率微球的自身颜色无关。与其他结构色生色结构产生的颜色相比，颜色在自然光下可视，无需特殊光源照射或镜面反射观察，且颜色更加亮丽。此外，所述的结构色涂料通过改变所加入的高折射率微球的粒径，可最终得到紫、蓝、绿、黄、红等多种颜色的无角度依存的结构色。

摘要： 本发明公开了一种单粒子Mie散射特性的计算机绘图器。本发明的单粒子Mie散射特性的计算机绘图器包括：处理模块，绘图模块，存储模块和输出模块。所述处理模块将所述Mie散射公式中的复杂函数进行处理，并表达为计算机可以处理的迭代函数形式；所述绘图模块根据迭代函数形式进行绘图；所述存储模块将所述绘图模块的绘图进行存储；所述输出模块进行图像的输出和数据调用。本发明还公开了一种单粒子Mie散射特性的计算机绘图器的绘图方法。本发明提供的单粒子Mie散射特性的计算机绘图器和绘图方法具有适用范围广的优点。

摘要： 本实用新型公开了一种增强Mie散射的单层辐射制冷薄膜，包括基体，基体内部均匀分布有第一散射体与第二散射体，第一散射体为可侵入散射体，第二散射体为固态，第二散射体部分侵入到第一散射体内，形成散射体界面。本实用新型的有益效果：通过引入第二散射体，增加了散射系数，形成了散射体界面，进而形成增强的Mie散射，降低了依靠散射的辐射制冷器的厚度依赖性，使用成本降低，光学性能提高，避免了因为膜层过厚，应力不均匀形成的膜层卷曲现象，提升便利性和可靠性，第二散射体和两种散射体间所形成的界面是人工添加形成的，具有大小和体积分数的可控性质，优于多级孔薄膜的散射体不可控的特性，力学性能强，结构可靠，进一步提升了性能。

摘要： 本发明公开了一种应用于扬尘颗粒物在线监测的mie散射快速计算方法，包括如下步骤：计算粒子的散射系数，形成散射系数表格；建立粒子粒径分布数学模型，选定优化算法中模型参量的合理初始值；反演粒子粒径分布，计算粒子浓度。本发明提前计算粒子的理论散射系数，采用查表的方法用于模型参量优化计算，避免多次循环运算，极大缩减计算时间；算法中利用网格法寻求进行第一次优化算法的合理模型参量初始值，以此准确获得目标函数的全局最小值；非第一次测量的模型参量初始值设定为上一次算出的最优模型参量，减少迭代次数，增加运算速度；能够适应扬尘颗粒物粒径范围大、浓度变化快速的特性，用于测量系统做到对扬尘颗粒物浓度的实时测量。