[發明專利]一種偏振云粒子探測系統對非球形粒子的標定方法

在審

• 申請號: 201810596410.5
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN109100329A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 卜令兵;張逸揚
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種偏振云粒子探測系統對非球形粒子的標定方法，該方法針對大氣中的非球形粒子(主要是冰晶)進行標定工作，確認不同非球形粒子的響應曲線以及退偏振比。本方案通過分體式20L混合云室產生不同的冰晶粒子，利用氮氣連續流輸送到探測系統中，并經過inkjet微滴觀測系統獲得其形狀與大小，進而獲得不同非球形粒子的退偏振比以及探測通道信號脈沖幅度，建立不同非球形粒子的數據庫，該數據庫可以用于后續實際冰晶粒子的探測。

技術領域

本發明涉及一種偏振云粒子探測系統對非球形粒子的標定方法，屬于云粒子探測技術領域。

背景技術

云中小冰晶粒徑譜信息在云輻射學和云物理科學研究中具有重要地位。為深入理解云的輻射傳輸特性，云中的冰晶信息是必不可少的物理參量，特別是對在云中占多數的小于50μm的冰晶粒子的認識尤為重要。在此基礎上，研制出基于偏振探測的云粒子探測系統，利用云粒子對激光的退偏振區分粒子相態，建立基于偏振探測的云粒子探測系統，實現云滴與冰晶的分相態定量探測。

在大氣中，云滴主要為球形標準粒子，而冰晶為非球形粒子，為了更好的投入應用，實現云粒子探測器對冰晶的測量，需要事先對該云粒子探測系統進行標定工作。標定的意思是確定儀器或測量系統的輸入—輸出關系，賦予儀器或測量系統分度值，并可以同時消除系統誤差，改善儀器或系統的精確度，因此在科學測量中，標定是一個不容忽視的重要步驟。

如果不進行偏振云粒子探測系統的標定工作，即使使用該偏振云粒子探測系統對于大氣中的冰晶進行實測得到相應的數據，也無法通過該數據得到所探測粒子的形狀以及大小。

另一方面，如果標定工作做的不好，比如制造的非球形冰晶粒子不潔凈，或者得到的形狀大小存在誤差，那么標定得到的系統響應曲線以及各形狀對應的退偏比也會存在誤差，影響偏振云粒子探測系統的精度。

為此，必須對偏振云粒子探測系統進行可行且高效的標定工作，即準確確定該探測系統對非球形粒子的響應曲線以及探測不同形狀非球形粒子的退偏比，建立起非球形粒子散射特性數據庫，該數據庫可以用于后續實際冰晶粒子的探測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種偏振云粒子探測系統對非球形粒子的標定方法，解決如何有效且精確地進行云粒子探測系統對非球形粒子的標定工作的問題。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種偏振云粒子探測系統對非球形粒子的標定方法該方法包括以下步驟：

步驟1，開啟混合云室，保證混合云室維持恒定溫度，并通過控制粒子在混合云室的停留時間，保證形成的非球形粒子形狀相同但大小不同；

步驟2，利用提柄將載有步驟1中所形成的形狀相同但大小不同的非球形粒子的玻片取出；

步驟3，將潔凈細管固定于偏振云粒子探測系統的探測區域；

步驟4，將步驟2中取出的玻片放置在潔凈細管的入口處，并將玻片放置于冷臺上，將玻片上的非球形粒子吹入潔凈細管中，非球形粒子通過潔凈管進入偏振云粒子探測系統的探測區域；

步驟5，使用微滴觀測系統確定步驟4中進入探測區域的非球形粒子的形狀以及大?。煌ㄟ^偏振云粒子探測系統，得到該形狀以及大小的非球形粒子的退偏比以及探測通道信號脈沖幅度；

步驟6，改變混合云室的恒定溫度值，重復步驟1至5，得到不同形狀以及大小的非球形粒子的退偏比以及探測通道信號脈沖幅度，建立不同形狀以及大小的非球形粒子散射特性的數據庫，完成標定。

作為本發明的進一步技術方案，所述混合云室的恒定溫度值分別選取-5.7℃、-7.7℃、-11.7℃以及-16.5℃。

作為本發明的進一步技術方案，步驟4中使用高壓氮氣鋼瓶，利用連續氮氣流將玻片上的非球形粒子吹入潔凈細管中。