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大气气溶胶是影响地气系统辐射平衡,导致气候变化的重要因素。为了更准确的反演气溶胶谱分布、复折射指数和单次散射反照率等气溶胶辐射特性参数,在常规气溶胶测量仪器浊度计的基础上应用多角度偏振检测技术,形成一种新型的气溶胶探测仪器,即多角度偏振浊度计。
多角度偏振浊度计的设计有如下特点:多角度散射测量技术要求仪器有较高的角度分辨率和角度定位精度;偏振技术要求仪器具有独立的高精度的起偏、检偏系统;气溶胶测量信号微弱的特点则对仪器信噪比提出了苛刻的要求;气溶胶辐射特性参数的敏感性要求仪器获取的数据精度较高,以保证气溶胶辐射特性参数的反演精度。
首先从散射型光电测量仪器和大气气溶胶测量仪器的特点出发,在充分调研国内外浊度计方案的基础上,详述了多角度偏振浊度计的总体方案、测量原理和关键器件选型,并介绍了光、机、电各分系统的设计。其次重点介绍了其中结构设计的方案选择、设计模块的划分,讨论了几个关键结构的设计要点和难点并提出了解决方案;同时提出了多种实验方案,并进行了充分的仪器的定标和验证实验,验证了设计指标的实现;最后给出了部分气溶胶的测量数据。
多角度偏振浊度计目前已经完成了装配和调试。多角度偏振浊度计将不仅用于多种气溶胶测量仪器的对比综合观测实验,同时也将成为研究我国气溶胶辐射特性的新的观测手段。