[发明专利]SPAMS实测气溶胶核壳结构颗粒光学参数非线性反演方法

权利要求书

1.SPAMS实测气溶胶核壳结构颗粒光学参数非线性反演方法，其特征在于：包括：

A、采用SPAMS检测不同粒径光学性质参数已知的PSL小球，然后通过取均值得出实测PSL小球的散射强度；同时，根据Mie散射理论的核壳结构球体单颗粒模型，结合SPAMS的椭球反射镜几何参数得出SPAMS所测PSL小球的光学散射理论响应；

B、将SPAMS所测PSL小球的光学散射理论响应和SPAMS实测得到的散射强度进行线性拟合，从而得到实测散射数据与理论散射数据的线性关系；

C、将得到的线性关系应用于SPAMS实测的大气单颗粒散射数据，从而得到对应大气单颗粒的Mie理论散射强度；

D、采用Mie理论和核壳结构球体单颗粒模型,对实测大气颗粒的Mie理论散射强度进行非线性反演拟合，从而得到大气颗粒物的光学性质参数。

2.根据权利要求1所述的SPAMS实测气溶胶核壳结构球体单颗粒光学参数非线性反演方法，其特征在于：所述SPAMS所测PSL小球的核壳结构球体单颗粒光学散射理论响应R_SPAMS的表达式为：

其中，R_AS是轴对称的散射响应，R_OA是偏轴的散射响应，S₁和S₂是由Mie理论计算得到的散射振幅矩阵的元素，φ是偏振面的方位角，θ是极角，φ_hi和φ_lo分别对角度φ积分的上下限数值，θ_hi和θ_lo分别对角度θ积分的上下限数值，χ是椭球反射镜孔径与偏振面的夹角，β和η分别是未被椭球体收集到的那部分散射光的最大极角和方位角，n为自然数，表示第n步时函数表达式，π₀＝0，π₁＝1，π₂＝3cosθ，τ₀＝0，τ₁＝1，τ₂＝3cos(2θ)，m_c和m_s分别是为颗粒物的核和壳部分复折射率，x＝ka和y＝kb分别是为颗粒物的核和壳部分大小参数，a和b分别是为颗粒物的核和壳部分球体半径，k＝2π/λ是波数，λ是环境介质波长，ψ_n和ξ_n是第n步的黎卡提-贝塞尔函数，是第n步的球汉克尔函数，j_n(x)和y_n(x)是第n步的球贝塞尔函数。

3.根据权利要求2所述的SPAMS实测气溶胶核壳结构球体单颗的光学参数非线性反演方法，其特征在于：所述步骤B得到的实测散射数据与理论散射数据的线性关系的表达式为：

R_SPAMS,means＝R_meansG+R₀，

其中，G和R₀分别是线性拟合曲线的斜率和截距，R_means为SPAMS实测散射响应的平均值，R_SPAMS,means为SPAMS所测PSL小球的光学散射理论响应的平均值。

4.根据权利要求3所述的SPAMS实测气溶胶核壳结构球体单颗粒的光学参数非线性反演方法，其特征在于：所述颗粒物的光学性质参数包括折射率和密度参数。

5.根据权利要求4所述的SPAMS实测气溶胶核壳结构球体单颗粒的光学参数非线性反演方法，其特征在于：所述步骤D，其包括：

D1、分别设定核和壳的折射率m和有效密度参数非线性反演变化的大致区间，并根据Mie理论和SPAMS的几何参数计算SPAMS的光学散射理论响应R_SPAMS；

D2、采用最优法将单颗粒空气动力学直径对应的分波散射截面数据与计算的光学散射理论响应进行参数非线性反演拟合，从而获得最优的折射率和有效密度参数。