轻量型成像式云粒子探测器定标及观测研究

作     者：蔡乐乐 刘磊 曾庆伟 刘伟 校亚楠 

作者机构：国防科技大学气象海洋学院 中国气象局高影响天气重点开放实验室 中国气象局人工影响天气中心 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFC2802501) 国家自然科学青年基金(No.42105176) 

主　　题：原位测量 云粒子探测器 云微物理参数 散射成像 定标方法 

摘      要：云滴谱和粒子数浓度等云微物理参数的原位测量对云降水物理、人工影响天气以及国防光电工程等领域的研究具有重要意义。基于前向散射显微成像原理，设计了一款轻量型成像式云粒子探测器（LCPI）。该探测器使用环形LED光源照亮采样空间实现云雾粒子的暗视野成像，采用轻量型结构设计，可同时满足地基和球载观测的需要。通过定标实验确定了探测器的放大倍率、测量精度和采样空间等性能参数，并与FM-120雾滴谱仪开展外场观测对比试验，验证了探测器的实际测量性能。结果表明：探测器的实际放大倍率为2.5×，测量误差在±10%以内，采样空间与粒子直径存在近似线性关系；LCPI和FM-120相比，二者观测得到的粒子数浓度、液态含水量和平均直径的一致性分别达到了0.93、0.82和0.86，表明LCPI能够准确测量云雾的微观特征。