摘要：大气湍流的光学特性在大气科学和光电工程应用研究中有重要影响。鉴于实际大气条件的复杂多变和实验条件的限制,在实验室内建立可控的、有限尺度的人工湍流模拟装置作为大气湍流的替代者,已成为相关研究的重要技术途径,在自适应光学技术中的相位模拟、自由空间光通信等光电工程设计中发挥了重要作用。目前,对海洋湍流中的光传播与成像、新兴光电工程的大气影响、特殊结构光束的大气传播的研究也借助于湍流模拟装置。为了充分发挥实验室湍流模拟装置的优势,本文深入分析了实验室人工湍流模拟装置的性能及其局限性。实验室内产生的人工湍流无疑可以用于探索一种随机介质对光传播影响的定性甚至半定量规律。但必须注意到:有限空间内产生的湍流只有在远离边界的较小空间内才具备均匀各向同性的特性,采用各向同性湍流统计理论分析湍流模拟装置中的全路径光传播效应是不严谨的。如果以此类装置研究光传播的定量规律,必须首先根据光电应用场景设计具有光学相似性的模拟装置,然后清楚了解湍流装置内的湍流特性的空间结构,并据此开展理论分析。

摘要：星载测风激光雷达可以提供全球范围高实时性、高精度、高分辨率的大气风场信息,已经被认为是解决全球化风场观测的最佳手段。我国也在积极开展星载多普勒测风激光雷达相关研究工作。针对400 km高度的卫星轨道,设计并研制了一套多普勒直接测风激光雷达光学接收机,结合双边缘检测原理和星载平台相关技术参数,对Fabry-Perot标准具的主要参数进行设计。为了满足星载平台对稳定性和小型化的需求,接收机中主要光学元件之间采用分子粘接方式紧密连接。整个光学接收机集成在450 mm×300 mm×80 mm密闭箱体中,内部光学元件采用倒插方式沉入接收机壳体的凹槽内,整体结构稳定可靠,集成度高。通过改变激光波长的方式扫描Fabry-Perot标准具的透过率曲线,对所研制的接收机进行了性能测试。并由透过率曲线的实测参数对接收机的测风性能进行仿真,仿真结果显示在30 km处的最大风速误差为2.94 m/s。并进一步分析了接收机带宽增宽对测风精度的影响,分析结果显示带宽偏差为0.43 pm时,会引起1 m/s的风速误差增量。

摘要：空间物理学是人类进入空间时代后迅速发展起来的一门新兴的多学科交叉的前沿基础学科。其将太阳和太阳风控制的日球层空间作为一个系统,研究太阳/太阳风与行星/彗星的上层大气、电离层、磁层乃至星际介质之间的相互作用。空间物理学从本质上讲是一门实验科学,空间物理探测是空间物理学发展的基础。进入新世纪,随着空间基础设施和人类高技术活动的日益频繁,空间物理学进入新的发展阶段,强调科学与应用的密切结合。近年来,空间物理学取得了一系列重要进展。本文对接国家自然科学基金委地球科学部“宜居地球-地球系统科学”的顶层战略设计,梳理总结近年来空间物理各学科发展动态和趋势,凝练中国空间物理学未来发展的重点领域,优化学科布局,推进空间物理各学科的高质量发展。

摘要：Preisach-Mayergoyz(PM)空间中的滞回细观单元对外力或温度是否响应对某些单元来讲存在着不确定性,这将导致循环加载时滞回圈的不稳定。外载频率和温度不同,岩石中微细观结构参与对宏观外力和温度响应的转换概率也不同。通过单轴和三轴循环加载实验可得:随频率增高,微细观结构对外力响应的转换概率减小,自适应调整时间缩短,滞回圈越容易趋于稳定;随温度不断升高,微细观结构对温度响应的转换概率增大,自适应调整的时间增长,滞回圈散开趋于不稳定。因此,降低频率与升高温度都将导致滞回圈趋于不稳定,这进一步说明,降低频率与升高温度是等效的,从原理上证明了饱和岩石的时温等效性。这一结论对大型地下工程或深埋核废料和CO2的储藏是很有意义的。

摘要：提出了一种能在高海拔区域工作的相干光路的直接探测多普勒激光雷达系统。系统设计借鉴了相干测风激光雷达系统的光路,利用大气分子散射光进行风速测量,采用偏振分光棱镜和1/4波片组成光开关,配合收发合置的望远镜,简化了直接探测系统的光路,提高了光路稳定性;采用腔长固定式的标准具,脉冲激光器波长为可调谐,经优化,调谐范围约10GHz,完成了系统的仿真设计和设备选型工作。

摘要：对脉冲光和连续光两种激光雷达系统进行了改进,在原有激光雷达系统的基础上进一步细化设计参数,并结合系统本身限制选择更合适的设备。对两种激光雷达系统回波信号进行模拟计算,并就信噪比和实现难度等方面进行了对比,结果表明,脉冲光激光雷达更合适探测热层和外逸层亚稳态氦密度。

摘要：在MTS试验系统和Hopkinson压杆装置上添加不同倾角的垫块,对山东花岗岩进行3种应变率(3×10-5,50和100 s-1)下倾角为0°,15°,30°,45°和60°五种加载路径的压剪联合加载实验研究。结果表明:花岗岩的法向和切向模量都有一定的加载路径敏感性(即压剪耦合效应)和明显的应变率效应;其中花岗岩的法向模量对剪切应力很敏感;同时,花岗岩的破坏强度也具有明显的加载路径敏感性和应变率效应。应用Drucker-Prager准则拟合了不同加载速率下的破坏面,拟合结果初步揭示了岩石的内摩擦角和黏聚力等强度参数有一定的加载速度效应。基于数字图像相关方法对上述加载过程进行系统的监测和分析,发现岩石动态压剪过程实际上由剪切应变主导,岩石从准静态加载到动态加载,试件内起主导作用的因素由拉应变逐渐过渡到剪应变,这是由岩石材料本身的不均匀性决定的。

摘要：介绍了自行设计的钠共振荧光激光雷达系统,并对钠层密度、钠层柱密度、中心高度及均方根宽度进行了计算和分析。计算结果表明:从2005年12月到2006年3月合肥上空钠层变化显著,钠层柱密度从12月平均值5.4×109cm-2变化到3月平均值2.4×109cm-2,下降了50%以上。均方根宽度也下降,中心高度略有波动。合肥钠层的变化趋势与中纬度其它地区具有可比性。

摘要：构建了一种新的浮游植物分类检测仪器——多波长LED阵列光源叶绿素荧光探测仪,系统利用调制的多波长LED阵列作为激发光源,测量各个LED激发下总的叶绿素a的荧光强度信号以及水温、水深。介绍了仪器的原理,重点介绍了这个仪器的电路设计:以ADI公司的ADuC841作为微处理器,通过设计合理的光源调制电路,荧光峰值检测电路和数据的采集、处理与存储电路,实现了对浮游植物浓度进行快速、实时、原位和分类测量。系统采样速度快、精度高,而且直接利用电池供电,功耗极低。

摘要：通过Metravib热机械分析仪,用固定静载为100 N、正弦波动载荷为60 N的应力-应变实验方法,在温度为-50—175℃,升温速率为1℃/min,频率为1—1000 Hz的条件下,对泵油饱和长石砂岩、彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验,研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、耗散角、杨氏模量和弹性波波速随温度利频率的变化规律.取得了随频率增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律,并求得弛豫峰的激活能和跃迁频率,以饱和砂岩的特点对此作出了解释.发现岩石中矿物离子置换时的相变内耗峰,并用动态观点解释了该相变峰.还获得杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降、随频率增高而增大的频散效应,随温度升高频散效应有减弱的趋势.该研究结果对理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用价值.