光学探测具有无损、快速和实时在线的特点。随着激光光源和探测器技术的发展,光学探测方法在大气方面的应用越来越广泛。偏振散射探测是在非偏振方法上的一个发展,其具有获取颗粒物信息量大、对现有非偏振装置兼容度高、对小粒径粒子敏感的特点。偏振方法越来越多地应用到了大气探测上,如卫星偏振地面测绘、气溶胶光学性质探测,激光雷达对气溶胶整体光学厚度和光学廓线的测量等等。现有测量大气颗粒物的光学散射方法主要有基于群颗粒物的光学性质的激光雷达和基于单颗粒物散射的在线测量仪器。本文结合偏振散射方法对大气颗粒物的光学性质表征,分别建立面向群颗粒物的Monte Carlo模拟和面向单颗粒物的粒径分布散射程序,建立了较完善的偏振散射模拟表征方法体系。同时搭建验证实验装置并完成了可行性论证。具体地说,本论文主要研究包括如下三个部分:论文中首先基于偏振激光雷达对群颗粒物的背向散射测量的方法开发大气颗粒物Monte Carlo模拟程序,对浓度变化、组分变化和折射率变化进行了模拟仿真,分别从双组份背向散射和双组份多角度散射在一些浓度变化和组分变化的情况下对群颗粒物的光学行为变化的偏振表征进行了初步探讨,初步掌握了大气颗粒物对偏振参量的影响因素。随后论文关注单颗粒物散射方法开发单颗粒物偏振散射行为模拟程序。对不同成分颗粒物的粒径、折射率分别进行了偏振参量的选取和表征适用情况讨论,进一步找到了关于炭黑强吸收性质的特异表征参量,通过对波长、探测立体角、和粒径分布等参数的讨论,得到此参量具有稳定性和可靠性的结论,是前述对不同成分颗粒物区分的特殊补充。论文最后为了能对以上单颗粒物偏振表征参量验证,搭建了单颗粒物偏振散射测量装置。通过克服颗粒物气路进样、接收通道同时性获取偏振分量和设置检验窗筛选有效信号等关键技术难题,我们将处理好的数据与前面的模拟数据进行对比,并与现有成熟的在线测量炭黑装置炭黑仪(OC/EC,Thermo公司)的结果变化趋势一致,一方面证明了前面模拟结果的正确性,为后续发掘更多的参量提供理论依据,一方面验证了搭建的实验装置的可靠性,为进一步集成更更多功能打下良好基础。