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大气气溶胶对于气候的变化、能见度的改变、云的形成都有非常重要的影响。同时,它还对人类的健康造成诸多方面的危害。然而,大气气溶胶的气候效应十分复杂,这使得大气气溶胶成为当今气候变化与预测研究中一个既重要又难以估计的不确定因子。气溶胶光学性质的一个关键性参数是散射系数,它不仅可以帮助研究气溶胶对气候强迫的贡献,也能够为化学组分研究和细粒子粒径分布提供重要信息,同时也是评定灰霾天气的重要指标。
本文设计了一种用于测量全散射系数的积分浊度实验测量系统。并且对测量原理及标定原理进行了深入分析,完成了实验系统总体方案设计。具体设计了实验平台的光机结构,主要包括LED阵列光源的理想朗伯体设计、光学测量腔室的设计;搭建了实验系统的样气气路、零气气路和标气气路三种气路模式;参与完成了实验平台硬件电路的总体架构、系统软件的编写。
实验中,对光源的角度相关光强函数进行了测量,与朗伯体余弦光强函数做对比,得到了很好的吻合曲线,验证了光源模块设计的合理性。分析了实验系统测量结果的不确定度及其来源,比较了各来源的影响大小,通过理论分析得出光子计数对不确定度得贡献最大,并得到了证实。完成了实验系统与前向散射型能见度仪的对比实验,结果显示散射系数与能见度的相关系数为0.834,证明了本实验平台的可靠性。