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有机气泡光散射特性研究

董敏 张建生 闫林波 焦贵金 姚远

董敏, 张建生, 闫林波, 等. 有机气泡光散射特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(5): 787-793 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0116
引用本文: 董敏, 张建生, 闫林波, 等. 有机气泡光散射特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(5): 787-793 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0116
DONG Min, ZHANG Jiansheng, YAN Linbo, JIAO Guijin, YAO Yuan. Study on Light Scattering Characteristics of Organic Bubbles[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(5): 787-793. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0116
Citation: DONG Min, ZHANG Jiansheng, YAN Linbo, JIAO Guijin, YAO Yuan. Study on Light Scattering Characteristics of Organic Bubbles[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(5): 787-793. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0116

有机气泡光散射特性研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0116
基金项目: 陕西省重点研发计划项目资助(2023-YBGY-016).
详细信息
    作者简介:

    董敏:董 敏(2000-), 女, 在读硕士, 主要研究方向为水下信息光学

  • 中图分类号: TJ630.1; U674

Study on Light Scattering Characteristics of Organic Bubbles

  • 摘要: 为了更好地解释真实海洋环境中尾流的光散射特性, 探究在真实海洋环境中由于有机物薄膜引起的尾流气泡光散射特性的变化。文中基于Mie散射理论, 仿真了不同波长入射光时干净气泡, 以及被蛋白质膜和脂质膜包裹的有机气泡的散射光强分布、散射系数、散射相函数及偏振度。仿真结果表明: 干净气泡和2种膜包裹的有机气泡的散射系数均在2.025上下震荡, 且有机气泡的震荡幅值明显大于干净气泡; 当散射角为180°时,有机气泡的散射光强和散射相函数的值明显增大; 有机气泡可以增大散射系数震荡的幅值并增大背向散射强度。仿真结果可为实际海洋环境尾流探测提供理论与数据支撑, 也为海洋污染监测、水质勘探等提供现实依据。

     

  • 图  1  λ $ {\boldsymbol{ =}} {\boldsymbol{632.8}}\;{\bf{nm}} $时光强取对数之后的分布图

    Figure  1.  Light intensity distribution after taking logarithm at λ $ {\bf{= 632.8}}\;{\bf{nm}} $

    图  2  λ$ {\bf{= 532}}\;{\bf{nm}} $时光强取对数之后的分布图

    Figure  2.  Light intensity distribution after taking logarithm at λ$ {\bf{= 532}}\;{\bf{nm}} $

    图  3  λ$ {\boldsymbol{= 632.8}}\;{\bf{nm}} $时不同折射率散射系数分布

    Figure  3.  Distribution of scatter coefficients with different refractive indices at λ$ {\boldsymbol{= 632.8}}\;{\bf{nm}} $

    图  4  λ $ {\boldsymbol{=}} {\boldsymbol{532}}\;{\bf{nm}} $时不同折射率散射系数分布

    Figure  4.  Distribution of scatter coefficients with different refractive indices at λ ${\boldsymbol{=}} {\boldsymbol{532}}\;{\bf{nm}} $

    图  5  λ $ {\boldsymbol{= 632.8}}\;{\bf{nm}} $时散射相函数取对数之后分布图

    Figure  5.  Scattering phase function distribution after taking logarithms at λ ${\boldsymbol{=}} {\boldsymbol{632.8}} \;{\bf{nm}} $

    图  6  λ $ {\boldsymbol{= 532}}\;{\bf{nm}} $时散射相函数取对数后分布图

    Figure  6.  Scattering phase function distribution after taking logarithms at λ $ {\boldsymbol{= 532}}\;{\bf{nm}} $

    图  7  λ $ {\boldsymbol{ = 632.8}}\;{\bf{nm}} $时3种状态下偏振度对比

    Figure  7.  Comparison of polarization degrees in three states at λ ${\boldsymbol{ = 632.8}}\;{\bf{nm}} $

    图  8  λ ${\boldsymbol{ = 532}}\;{\bf{nm}} $时3种状态下偏振度对比

    Figure  8.  Comparison of polarization degrees in three states at λ ${\boldsymbol{= 532}}\;{\bf{nm}} $

  • [1] FOX F X, HERZFELD K. Gas bubbles with organic skin as cavitation nuclei[J]. Acoust. Soc. Am, 1954, 26: 984-985. doi: 10.1121/1.1907466
    [2] YOUNT D E. Skins of varying permeability: A stabilization mechanism for gas cavitation nuclei[J]. J. Acoust. Soc. Am, 1979, 65: 1429-1439. doi: 10.1121/1.382930
    [3] DAVIS G E. Scattering of light by an air bubble in water[J]. Journal of the Optical Society of AmericaVolume, 1977, 45(7): 572-581.
    [4] STROUD S J, MARSTON L P. Optical detection of transient bubble oscillations associated with the underwater noise of rain[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1998, 64: 161-169.
    [5] STRAMSKI D, KIEFER D A. Light scattering by microorganisms in the open ocean[J]. Prog. Oceanogr, 1991, 28: 343-383. doi: 10.1016/0079-6611(91)90032-H
    [6] ZHANG X D, LEWIS M, JOHNSON B. Influence of bubbles on scattering of light in the ocean[J]. Applied optics, 1998, 37(27): 6525-6536. doi: 10.1364/AO.37.006525
    [7] 张建生. 尾流的光学特性研究与测量[D]. 西安: 中国科学院西安光学精密机械研究所, 2001.
    [8] 张毓芬, 田稷, 王惠丽. 舰船尾流中有机气泡光的散射特性[J]. 光电子技术与信息, 2004(4): 34-37.

    ZHANG Y F, TIAN J, WANG H L. Scattering characteristics of organic bubble light in ship wake[J]. Optoelectronic Technology and Information, 2004(4): 34-37.
    [9] 赵晓飞, 何俊华, 韦明智, 等. 一种基于图像处理技术获取尾流特性的新方法[J]. 光子学报, 2006, 35(3): 443-446.

    ZHAO X F, HE J H, WEI M Z, et al. A new method for obtaining wake characteristics based on image processing technology[J]. Acta Photonica Sinica, 2006, 35(3): 443-446.
    [10] 张宇, 张永刚, 唐军武, 等. 舰船含气泡尾迹的光学特性研究[J]. 海洋学报(中文版), 2007, 29(2): 45-55.

    ZHANG Y, ZHANG Y G, TANG J W, et al. Study on the optical characteristics of ship wake containing bubbles[J]. Journal of Oceanography (Chinese Edition), 2007, 29(2): 45-55.
    [11] 杨郁, 张建生. 尾流气泡幕后向散射偏振特性研究[J]. 激光与光电子学进展, 2013, 50(4): 57-63.

    YANG Y, ZHANG J S. Study on the polarization characteristics of backscattering behind a wake bubble[J]. Progress in Laser and Optoelectronics, 2013, 50(4): 57-63.
    [12] 闫林波, 张建生. 尾流气泡幕中光子传输时间Monte Carlo仿真[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 864-870.

    YAN L B, ZHANG J S. Monte Carlo simulation of photon propagation time in wake bubble curtains[J]. Journal of Underwater Unmanned Systems, 2023, 31(6): 864-870.
    [13] 方雪丽. 尾流气泡幕光谱特性研究[D]. 西安: 西安工业大学, 2023.
    [14] 孙建鹏. 不同液体中气泡光散射及演化形态[D]. 西安: 西安工业大学, 2013.
    [15] 张家利. 尾流气泡分布及光散射特性研究[D]. 西安: 西安工业大学, 2012.
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-09
  • 修回日期:  2023-11-06
  • 录用日期:  2023-11-16
  • 网络出版日期:  2024-04-02

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