中心議題：

• LED透霧性研究

解決方案：

• 在任意濃度下，黃色LED的透過率最大，其次是紅色LED
• 較差透霧性的可見光成分是藍光和綠光

可見光在雪花、雨(yu)滴(di)和(he)霧(wu)滴(di)中(zhong)傳(chuan)播(bo)時(shi)，由(you)於(yu)散(san)射(she)和(he)吸(xi)收(shou)等(deng)作(zuo)用(yong)，使(shi)其(qi)可(ke)見(jian)性(xing)受(shou)到(dao)很(hen)大(da)影(ying)響(xiang)。一(yi)些(xie)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)曾(zeng)做(zuo)過(guo)相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)
，並(bing)給(gei)出(chu)了(le)一(yi)些(xie)可(ke)見(jian)光(guang)在(zai)這(zhe)些(xie)嚴(yan)峻(jun)天(tian)氣(qi)條(tiao)件(jian)下(xia)傳(chuan)播(bo)的(de)特(te)性(xing)和(he)結(jie)論(lun)。
　　
對於可見光在霧的環境中傳播，BobsyAriefKURNIAWAN測量了在不同霧濃度和霧滴大小條件下，人眼對LED亮(liang)度(du)的(de)響(xiang)應(ying)。他(ta)采(cai)用(yong)了(le)紅(hong)黃(huang)藍(lan)綠(lv)四(si)種(zhong)顏(yan)色(se)光(guang)
，以(yi)及(ji)他(ta)們(men)每(mei)兩(liang)種(zhong)顏(yan)色(se)之(zhi)間(jian)的(de)顏(yan)色(se)，構(gou)成(cheng)了(le)十(shi)二(er)種(zhong)顏(yan)色(se)光(guang)進(jin)行(xing)實(shi)驗(yan)，並(bing)得(de)出(chu)了(le)紅(hong)黃(huang)光(guang)和(he)紅(hong)藍(lan)光(guang)穿(chuan)過(guo)霧(wu)時(shi)亮(liang)度(du)最(zui)高(gao)。同(tong)時(shi)，藍(lan)光(guang)在(zai)濃(nong)霧(wu)中(zhong)的(de)可(ke)見(jian)性(xing)最(zui)差(cha)。而(er)在(zai)下(xia)雨(yu)和(he)下(xia)雪(xue)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)，研(yan)究(jiu)大(da)多(duo)集(ji)中(zhong)在(zai)對(dui)黃(huang)光(guang)和(he)白(bai)光(guang)的(de)選(xuan)擇(ze)上(shang)。人(ren)們(men)通(tong)常(chang)認(ren)為(wei)黃(huang)光(guang)比(bi)白(bai)光(guang)好(hao)，因(yin)為(wei)在(zai)相(xiang)同(tong)亮(liang)度(du)下(xia)黃(huang)光(guang)帶(dai)來(lai)的(de)眩(xuan)光(guang)沒(mei)有(you)白(bai)光(guang)嚴(yan)重(zhong)。這(zhe)個(ge)常(chang)識(shi)性(xing)的(de)認(ren)識(shi)被(bei)JohnD.Bullough’s的研究證實了。他得出了在相同光強下，黃光比白光受到反向散射的影響小
，因而眩光小的結論[2,3]。
　　
作為對可見光在惡劣天氣條件下傳播特性的初步研究，本文所述實驗主要關注可見光在霧中的傳播情況。與BobsyAriefKURNIAWAN的實驗不同，本實驗采用了四種單色LED作為光源，這就避免了Bobsy的方法中可能出現的同色異譜現象。實驗采用加濕器產生霧，測量四種單色LED在不同霧濃度下的照度衰減。霧的濃度由一個白色LEDzaixiangyingnongduxiadezhaodushuaijianzhilaimiaoshu。tongguozhaodushuaijianquxiandedaolejuyouzuijiatouwunenglidedansekejianguang。benshiyanconglianghuadejiaodufenxiledansekejianguangduiwudechuantoutexing。shiyanjielunduidaoluzhaomingshebeidexuanzejuyouyidingdezhidaoyiyi。
　　
實驗方法
　　
1實驗裝置


Fig.1Systemsetupoftheexperimentinsideview

如圖1所示，1為光源，四隻單色LED均為1W；2為霧氣箱

，長30cm
，寬37cm

，高32cm，內表麵塗黑
；3為加濕器
，通過22個檔位產生不同度的霧；4為連通管，將加濕器產生的霧通入霧氣箱；5為探頭
，正對著光源；6為照度計，用來采集照度值。

2實驗條件
　　
為(wei)防(fang)止(zhi)外(wai)界(jie)光(guang)對(dui)實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)，整(zheng)個(ge)實(shi)驗(yan)在(zai)暗(an)室(shi)中(zhong)進(jin)行(xing)。同(tong)時(shi)
，實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)門(men)窗(chuang)均(jun)緊(jin)閉(bi)，以(yi)防(fang)止(zhi)外(wai)界(jie)氣(qi)流(liu)對(dui)實(shi)驗(yan)的(de)幹(gan)擾(rao)。實(shi)驗(yan)室(shi)保(bao)持(chi)恒(heng)溫(wen)25℃。
　　
該實驗最為重要的部分是在實驗室中對霧進行模擬。由於實驗對霧的要求是具有均勻性、穩wen定ding性xing
，並bing且qie能neng夠gou較jiao方fang便bian地di調tiao節jie濃nong度du，因yin此ci該gai實shi驗yan不bu能neng霧wu天tian在zai室shi外wai進jin行xing，必bi須xu在zai實shi驗yan室shi人ren工gong造zao霧wu。實shi驗yan采cai用yong加jia濕shi器qi噴pen出chu的de霧wu狀zhuang水shui氣qi來lai模mo擬ni自zi然ran界jie中zhong的de霧wu。大da多duo數shu霧wu滴di取qu樣yang法fa獲huo得de的de自zi然ran界jie中zhong存cun在zai的de霧wu，其qi粒li子zi直zhi徑jing的de範fan圍wei是shi4~10μm。而采用離心式加濕器可打出直徑為5μm[4]dexiwu，qiazaitianranwulizidaxiaodefanweizhinei。lingwai
，caiyonglixinshijiashiqikebimianzhengqishijiashiqidachudegaowenshuiwukenengduizhaodujitantouchanshengdeyingxiang。
　　
通過光譜儀采集得到實驗所用四種單色LED的特征參量峰值波長和半波寬，依次為：紅色LED（λp=625nm，FWHM=50nm）
、黃色LED（λp=594nm
，FWHM=13nm）

、綠色LED（λp=514nm，FWHM=45nm）、藍色LED（λp=459nm，FWHM=22nm）。實驗在不同霧濃度下測量各單色LED的透過照度。

3實驗過程
　　
本實驗通過加濕器的六個檔位（0檔、10檔、12檔、14檔、16檔和18檔）產生不同濃度的霧，霧濃度隨著檔位的上升而上升。
　　
首先，在無霧的條件下點亮紅色LED
，通過照度計測得此時的照度值作為初始照度。在某一特定檔位下，開啟加濕器兩分鍾。關閉加濕器10秒後，霧在透霧箱內已基本均勻分布
，測得此時的照度值作為紅色LED在(zai)此(ci)濃(nong)度(du)下(xia)的(de)透(tou)過(guo)照(zhao)度(du)。透(tou)過(guo)照(zhao)度(du)與(yu)初(chu)始(shi)照(zhao)度(du)的(de)比(bi)值(zhi)即(ji)為(wei)透(tou)過(guo)率(lv)。等(deng)待(dai)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)

，當(dang)透(tou)霧(wu)箱(xiang)內(nei)的(de)霧(wu)氣(qi)散(san)去(qu)後(hou)，改(gai)變(bian)加(jia)濕(shi)器(qi)檔(dang)位(wei)並(bing)重(zhong)複(fu)上(shang)述(shu)實(shi)驗(yan)。每(mei)種(zhong)顏(yan)色(se)的(de)LED都重複上述過程。取三次實驗的平均值作為最後結果。
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4霧濃度的表征
　　
本實驗中，霧的濃度通過一個白色LED（λp=492nm,Tc=6000K）在相應檔位霧濃度下的透過率來定義。也就是說，白色LED的透過率數值表征了對應霧環境的濃度值。白色LED的透過率采用了與其他四種單色LED透過率相同的方法獲得。在0檔（無霧）、10檔
、12檔、14檔、16檔和18檔的白光透過率如表1所示。
　　
表1不同檔位下白光LED的透過率
　　
Table.1TransmissionfactorofwhiteLEDunderdifferentlevels

相應地，霧在0檔（無霧）、10檔
、12檔
、14檔、16檔和18檔的濃度可描述為100%，75.9%，51.2%，22.8%，10.1%
，5.9%。

實驗結果
　　　
得到了在100%，75.9%，51.2%，22.8%
，10.1%，5.9%霧濃度下，四種單色LED的透過率。取三次重複實驗的平均值
，如表2所示。
　　
表2四種單色LED在不同霧濃度下透過率
　　
Table.2MeansoftransmissionfactorsoffourmonochromeLEDs


基於表2，可以得到隨著霧濃度變化
，四種單色LED透過率變化的曲線。如圖2。

圖2不同霧濃度下單色光透過率曲線
Fig.2Curvesoffogtransmissionfactorsthroughdifferentfogdensities
　　
圖2中
，橫坐標為用白色LED的透過率表示的霧濃度，縱坐標為四種單色LED的透過率。從圖2可以得出，隨著霧濃度的上升，四種單色LED的透過率逐漸下降。在任意濃度下，黃色LED的透過率最大，其次是紅色LED。藍色和綠色LED的透過率較低。
　　
本實驗測量了四種單色LED在不同霧濃度下的穿透情況
，得出了隨著霧濃度的上升，單色LED的de透tou霧wu性xing能neng也ye下xia降jiang，但dan下xia降jiang程cheng度du不bu盡jin相xiang同tong。四si種zhong單dan色se光guang在zai任ren意yi濃nong度du下xia，黃huang光guang的de透tou霧wu性xing能neng最zui好hao，其qi次ci是shi紅hong光guang。透tou霧wu性xing最zui差cha的de是shi綠lv光guang和he藍lan光guang。
　　
此(ci)結(jie)論(lun)進(jin)一(yi)步(bu)驗(yan)證(zheng)了(le)之(zhi)前(qian)的(de)相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)，即(ji)黃(huang)光(guang)成(cheng)分(fen)具(ju)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)透(tou)霧(wu)性(xing)。同(tong)時(shi)，本(ben)實(shi)驗(yan)得(de)出(chu)具(ju)有(you)較(jiao)差(cha)透(tou)霧(wu)性(xing)的(de)可(ke)見(jian)光(guang)成(cheng)分(fen)是(shi)藍(lan)光(guang)和(he)綠(lv)光(guang)，這(zhe)個(ge)結(jie)論(lun)與(yu)BobsyAriefKURNIAWAN的結論稍有不同。造成結論不同的原因之一可能是由於兩個實驗所用藍光的光譜不同。
　　
在zai霧wu的de環huan境jing中zhong，可ke見jian光guang透tou過guo率lv的de下xia降jiang是shi對dui比bi降jiang低di的de結jie果guo。人ren們men能neng夠gou看kan到dao事shi物wu，並bing不bu是shi基ji於yu事shi物wu本ben身shen的de絕jue對dui亮liang度du，而er是shi基ji於yu事shi物wu與yu周zhou圍wei環huan境jing的de對dui比bi。霧wu的de存cun在zai降jiang低di了le這zhe種zhong對dui比bi的de程cheng度du，而er霧wu的de濃nong度du越yue高gao，這zhe種zhong對dui比bi的de程cheng度du就jiu越yue低di。因yin此ci，人ren們men在zai霧wu中zhong就jiu不bu那na麼me容rong易yi看kan清qing楚chu周zhou圍wei事shi物wu。
　　
本ben實shi驗yan僅jin是shi對dui可ke見jian光guang在zai惡e劣lie天tian氣qi條tiao件jian下xia透tou過guo情qing況kuang的de初chu步bu研yan究jiu。盡jin管guan通tong過guo加jia濕shi器qi造zao出chu的de霧wu
，在zai成cheng分fen和he霧wu滴di大da小xiao以yi及ji空kong間jian分fen布bu上shang與yu自zi然ran中zhong的de霧wu不bu盡jin相xiang同tong
，但dan仍reng能neng一yi定ding程cheng度du上shang反fan映ying出chu單dan色se光guang在zai大da量liang水shui汽qi凝ning結jie環huan境jing中zhong的de透tou過guo情qing況kuang
，如ru下xia雨yu或huo濕shi度du很hen大da的de環huan境jing。進jin一yi步bu的de研yan究jiu將jiang集ji中zhong在zai下xia雪xue和he下xia雨yu的de條tiao件jian下xia，以yi期qi研yan究jiu結jie論lun對dui道dao路lu照zhao明ming設she備bei的de選xuan擇ze起qi到dao一yi定ding的de指zhi導dao意yi義yi，從cong而er提ti高gao惡e劣lie天tian氣qi條tiao件jian下xia道dao路lu交jiao通tong安an全quan。