大气气溶胶光热干涉测量实验研究

【摘要】气溶胶的吸收直接影响光在大气中的传播，造成光的衰减；气溶胶吸收光能量将电磁能转化为热能，减少了太阳对地面的辐射能量，影响地球辐射平衡；气溶胶吸收导致气候模型中的非加热项产生热量，是气候模型中最不确定的因素之一。为了准确估算大气气溶胶辐射强迫数值，提高气候变化模型灵敏度，开展精确测量气溶胶吸收系数的研究是十分迫切和必要的。本文以大气气溶胶为研究对象，研究了气溶胶粒子吸收系数的激光光热干涉法的基本原理，从热光效应开始推导了光热吸收导致温度升高同折射率变化的关系；在传统折叠式Jamin干涉仪的基础上进行改进，设计了一种结构简单，测量精度高的光热干涉系统，并对其进行了光路分析和数学推导；通过SolidWorks机械建模，设计了整个干涉测量系统，并对其中的气溶胶吸收池进行了有限元分析，为实验仪器的选择提供了参考；最后选择C#做为开发语言，设计了干涉测量实验界面和底层数据采集和分析程序，实现了整个光热干涉测量实验从硬件到软件互联，并获得了较好的实验数据。本文研究和分析了温度同折射率变化之间的关系；通过本文完成的实体模型示例表明该光热干涉测量系统具有结构简单，测量灵敏度高等特点；通过倍增优化设计进一步提高本干涉系统探测灵敏度和探测范围，降低泵浦激发激光的功率应；可探测折射率的分辨率为3.51*10-7。
【作者】邓迁；
【导师】李保生；
【作者基本信息】合肥工业大学，仪器仪表工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】大气气溶胶；吸收系数；光热干涉；Solidworks；Simulation；

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