大气的定容比热容测定方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明实施例涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种大气的定容比热容测定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

在不发生相变化和化学变化的前提下，系统与环境所交换的热与由此引起的温度变化之比称为系统的热容。系统与环境交换热的多少应与物质种类、状态、物质的量和交换的方式有关。因此，系统的热容值受上述各因素的影响。由于固体和液体在没有物态变化的情况下，外界供给的热量是用来改变温度的，其本身体积变化不大，所以固体与液体的定压比热容和定容比热容的差别不大。但在大气中，大气在压强不变的条件下，当温度升高时，大气一定要膨胀而对外作功，除升温所需热量外，还需要一部分热量来补偿大气对外所作的功，因此，大气的定压比热容比定容比热容要大些。基于这种情况，找到一种利用大气中的定压比热容的测定定容比热容，能够简单快速地进行定容比热容测量，并且具有较高的精度的方法，就成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种大气的定容比热容测定方法、装置、设备及存储介质。

第一方面，本发明的实施例提供了一种大气的定容比热容测定方法，包括：获取大气瑞利布里渊散射谱线并构建大气瑞利布里渊散射谱的数学模型，将所述大气瑞利布里渊散射谱线与所述数学模型进行拟合，根据拟合结果获取朗道比；根据所述朗道比及大气的定压比热容获取大气的定容比热容。

进一步地，所述根据拟合结果获取朗道比的方法包括：根据拟合结果获取瑞利散射谱线和布里渊散射谱线，并根据所述瑞利散射谱线和布里渊散射谱线获取瑞利散射峰强度和布里渊散射峰强度，所述瑞利散射峰强度与布里渊散射峰强度之比即为所述朗道比。

进一步地，所述获取大气瑞利布里渊散射谱线的方法包括：采用激光发射装置在大气中发射激光，并采集所述发射激光的散射回波信号，获取散射回波信号的大气瑞利布里渊散射谱线。

进一步地，所述数学模型的表达式为：

s(γ0,v0)＝s(γb-,vb-)+s(γb+,vb+)+s(γ1,v1)

其中，s(γb-,vb-)为反斯托克斯峰谱线，vb-为反斯托克斯峰的中心频率，γb-为反斯托克斯峰的半高线宽，s(γb+,vb+)为正斯托克斯峰谱线，vb+为正斯托克斯峰的中心频率，γb+为正斯托克斯峰的半高线宽，s(γ0,v0)为大气的瑞利布里渊散射谱线，v0为大气的瑞利布里渊散射谱线的中心频率，γ0为大气的瑞利布里渊散射谱线的半高线宽，v1为瑞利峰谱线的中心频率，γ1为大气的瑞利布里渊散射谱线的半高线宽，s(γ1,v1)为瑞利散射谱线。

进一步地，所述反斯托克斯峰谱线、正斯托克斯峰谱线、瑞利散射谱线和大气的瑞利布里渊散射谱线的表达式相同，对应的中心频率和半高线宽不同；所述大气瑞利布里渊散射谱线的表达式为：：

其中，v为大气的瑞利布里渊散射谱线的中心频率，γ为大气的瑞利布里渊散射谱线的半高线宽。

进一步地，所述拟合，包括：最小二乘拟合。

进一步地，所述朗道比、定压比热容、定容比热容之间的表达式为：

其中，rlp为朗道比，γ为比热容比，cp为定压比热容，cv为定容比热容。

第二方面，本发明的实施例提供了一种大气的定容比热容测定装置，包括：

朗道比获取模块，用于获取大气瑞利布里渊散射谱线并构建大气瑞利布里渊散射谱的数学模型，将所述大气瑞利布里渊散射谱线与所述数学模型进行拟合，根据拟合结果获取朗道比；

定容比热容测定模块，用于根据所述朗道比及大气的定压比热容获取大气的定容比热容。

第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的大气的定容比热容测定方法。

第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的大气的定容比热容测定方法。

本发明提供了一种大气的定容比热容测定方法及设备，通过将瑞利布里渊散射谱线与相应的瑞利布里渊散射谱的数学模型进行拟合，获取朗道比，再结合定压比热容，可以简便、精确地测定大气的定容比热容。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的大气的定容比热容测定方法流程图；

图2为本发明实施例提供的大气的定容比热容测定装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提供了一种大气的定容比热容测定方法，参见图1，该方法包括：

101、获取大气瑞利布里渊散射谱线并构建大气瑞利布里渊散射谱的数学模型，将大气瑞利布里渊散射谱线与数学模型进行拟合，根据拟合结果获取朗道比；

102、根据朗道比及大气的定压比热容获取大气的定容比热容。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的大气的定容比热容测定方法，根据拟合结果获取朗道比的方法包括：

根据拟合结果获取瑞利散射谱线和布里渊散射谱线，并根据所述瑞利散射谱线和布里渊散射谱线获取瑞利散射峰强度和布里渊散射峰强度，所述瑞利散射峰强度与布里渊散射峰强度之比即为所述朗道比。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的大气的定容比热容测定方法，获取大气中的瑞利布里渊散射谱线包括：采用激光发射装置在大气中发射激光，并采集所述发射激光的散射回波信号，获取散射回波信号的大气瑞利布里渊散射谱线。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的大气的定容比热容测定方法，大气的瑞利布里渊散射谱的数学模型包括：

s(γ0,v0)＝s(γb-,vb-)+s(γb+,vb+)+s(γ1,v1)

其中，s(γb-,vb-)为反斯托克斯峰谱线，vb-为反斯托克斯峰的中心频率，γb-为反斯托克斯峰的半高线宽，s(γb+,vb+)为正斯托克斯峰谱线，vb+为正斯托克斯峰的中心频率，γb+为正斯托克斯峰的半高线宽，s(γ0,v0)为大气的瑞利布里渊散射谱线，v0为大气的瑞利布里渊散射谱线的中心频率，γ0为大气的瑞利布里渊散射谱线的半高线宽，v1为瑞利峰谱线的中心频率，γ1为大气的瑞利布里渊散射谱线的半高线宽，s(γ1,v1)为瑞利散射谱线。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的大气的定容比热容测定方法，反斯托克斯峰谱线、正斯托克斯峰谱线、瑞利散射谱线和大气的瑞利布里渊散射谱线的表达式相同，对应的中心频率和半高线宽不同。大气的瑞利布里渊散射谱的表达式为：

其中，v为大气的瑞利布里渊散射谱线的中心频率，γ为大气的瑞利布里渊散射谱线的半高线宽。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的拟合方法为将大气中的瑞利布里渊散射谱线与大气的瑞利布里渊散射谱数学模型进行最小二乘拟合，求出瑞利散射峰强度和布里渊散射峰强度。在另一实施例中，最小二乘拟合具体可以为：

其中，si为大气瑞利布里渊散射谱线，s(vi)为大气的瑞利布里渊散射谱的数学模型。

本发明实施例中的朗道比为：

其中，ir为所述瑞利散射强度，ib为所述布里渊散射强度，rlp为朗道比。

大气的朗道比、定压比热容、定容比热容之间的表达式为：

其中，γ为比热容比，cp为定压比热容，cv为定容比热容。

根据朗道比及定压比热容获得大气的定容比热容的方法为根据下述公式计算所得：

本发明实施例提供的大气的定容比热容测定方法，通过将瑞利布里渊散射谱线与相应的瑞利布里渊散射谱数学模型进行拟合，获取朗道比，再结合定压比热容，可以简便、精确地测定大气的定容比热容。

本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种大气的定容比热容测定装置，该装置用于执行上述方法实施例中的大气的定容比热容测定方法。参见图2，该装置包括：

朗道比获取模块，用于获取大气中的瑞利布里渊散射谱线，并构建大气的瑞利布里渊散射谱数学模型，将所述大气中的瑞利布里渊散射谱线与大气的瑞利布里渊散射谱数学模型进行拟合，根据拟合结果获取朗道比；

定容比热容测定模块，用于根据所述朗道比及定压比热容，测定大气的定容比热容。

本发明实施例提供的大气的定容比热容测定装置，采用朗道比获取模块及定容比热容测定模块，通过将瑞利布里渊散射谱线与相应的瑞利布里渊散射谱数学模型进行拟合，获取朗道比，再结合定压比热容，可以简便、精确地测定大气的定容比热容。

本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)301、通信接口(communicationsinterface)304、至少一个存储器(memory)302和通信总线303，其中，至少一个处理器301，通信接口304，至少一个存储器302通过通信总线303完成相互间的通信。至少一个处理器301可以调用至少一个存储器302中的逻辑指令，以执行如下方法：获取大气中的瑞利布里渊散射谱线，并构建大气的瑞利布里渊散射谱数学模型，将所述大气中的瑞利布里渊散射谱线与大气的瑞利布里渊散射谱数学模型进行拟合，根据拟合结果获取朗道比；根据所述朗道比及定压比热容，测定大气的定容比热容。

此外，上述的至少一个存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。例如包括：获取大气中的瑞利布里渊散射谱线，并构建大气的瑞利布里渊散射谱数学模型，将所述大气中的瑞利布里渊散射谱线与大气的瑞利布里渊散射谱数学模型进行拟合，根据拟合结果获取朗道比；根据所述朗道比及定压比热容，测定大气的定容比热容。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。