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基于MODTRAN模型使用被动傅里叶变换红外光谱技术对生物气溶胶的探测研究

冯明春 徐亮 刘文清 刘建国 高闽光 魏秀丽

基于MODTRAN模型使用被动傅里叶变换红外光谱技术对生物气溶胶的探测研究

冯明春, 徐亮, 刘文清, 刘建国, 高闽光, 魏秀丽
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  • 利用MODTRAN模型在水平低仰角探测模式下, 对生物气溶胶探测的问题进行了分析讨论. 用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对生物气溶胶进行探测研究. 首先介绍了MODTRAN模型的大气模式和廓线, 根据FTIR光谱技术对生物气溶胶的被动探测要求, 利用辐射传输理论和最简单的三层模型, 仿真计算得到大气背景和目标生物气溶胶之间的辐射亮度差L, 然后对L进一步差值得到信号2Lt, 同时再结合光谱仪自身的噪声等效辐射亮度值, 得到实际情况下的信号值 2Lt; 最后根据探测条件和MODTRAN提供的大气模式, 使用被动遥测红外光谱方法预测每种大气模式下生物气溶胶的探测限浓度. 每种大气模式下探测限浓度的不同, 是因为边界层温度、透过率和背景辐射亮度的不同所导致, 同时还与生物气溶胶的吸收系数有关. 研究表明, FTIR光谱被动遥测技术能够探测到生物气溶胶的存在, 进一步说明探测生物气溶胶的可行性, 也为生物气溶胶实际探测提供了一种方法.
      通信作者: 徐亮, xuliang@aiofm.ac.cn
    • 基金项目: 国家重大科学仪器设备开发专项(批准号: 2013YQ22064302)、中国科学院战略性先导科技专项(批准号: XDB05050302)和安徽省科技攻关计划(批准号: 1301041024)资助的课题.
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    Xu L, Liu J G, Gao M G, Lu Y H, Wei X L, Zhang T S, Zhu J, Chen J 2007 Spectrosc. Spect. Anal. 27 448 (in Chinese) [徐亮, 刘建国, 高闽光, 陆亦怀, 魏秀丽, 张天舒, 朱军, 陈军 2007 光谱学与光谱分析 27 448]

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    Wilmot D W, Owens W R, Shelton R J 1993 SPIE 7 57

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-14
  • 修回日期:  2015-09-15
  • 刊出日期:  2016-01-05

基于MODTRAN模型使用被动傅里叶变换红外光谱技术对生物气溶胶的探测研究

  • 1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 合肥 230031
  • 通信作者: 徐亮, xuliang@aiofm.ac.cn
    基金项目: 

    国家重大科学仪器设备开发专项(批准号: 2013YQ22064302)、中国科学院战略性先导科技专项(批准号: XDB05050302)和安徽省科技攻关计划(批准号: 1301041024)资助的课题.

摘要: 利用MODTRAN模型在水平低仰角探测模式下, 对生物气溶胶探测的问题进行了分析讨论. 用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对生物气溶胶进行探测研究. 首先介绍了MODTRAN模型的大气模式和廓线, 根据FTIR光谱技术对生物气溶胶的被动探测要求, 利用辐射传输理论和最简单的三层模型, 仿真计算得到大气背景和目标生物气溶胶之间的辐射亮度差L, 然后对L进一步差值得到信号2Lt, 同时再结合光谱仪自身的噪声等效辐射亮度值, 得到实际情况下的信号值 2Lt; 最后根据探测条件和MODTRAN提供的大气模式, 使用被动遥测红外光谱方法预测每种大气模式下生物气溶胶的探测限浓度. 每种大气模式下探测限浓度的不同, 是因为边界层温度、透过率和背景辐射亮度的不同所导致, 同时还与生物气溶胶的吸收系数有关. 研究表明, FTIR光谱被动遥测技术能够探测到生物气溶胶的存在, 进一步说明探测生物气溶胶的可行性, 也为生物气溶胶实际探测提供了一种方法.

English Abstract

参考文献 (16)

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