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beiJohnD.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LED在(zai)相(xiang)應(ying)濃(nong)度(du)下(xia)的(de)照(zhao)度(du)衰(shuai)減(jian)值(zhi)來(lai)描(miao)述(shu)。通(tong)過(guo)照(zhao)度(du)衰(shuai)減(jian)曲(qu)線(xian)得(de)到(dao)了(le)具(ju)有(you)最(zui)佳(jia)透(tou)霧(wu)能(neng)力(li)的(de)單(dan)色(se)可(ke)見(jian)光(guang)。本(ben)實(shi)驗(yan)從(cong)量(liang)化(hua)的(de)角(jiao)度(du)分(fen)析(xi)了(le)單(dan)色(se)可(ke)見(jian)光(guang)對(dui)霧(wu)的(de)穿(chuan)透(tou)特(te)性(xing)。實(shi)驗(yan)結(jie)論(lun)對(dui)道(dao)路(lu)照(zhao)明(ming)設(she)備(bei)的(de)選(xuan)擇(ze)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)指(zhi)導(dao)意(yi)義(yi)。
　　
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wen25℃。
　　
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(shi)4~10μm。而采用離心式加濕器可打出直徑為5μm[4]的(de)細(xi)霧(wu)
，恰(qia)在(zai)天(tian)然(ran)霧(wu)粒(li)子(zi)大(da)小(xiao)的(de)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。另(ling)外(wai)，采(cai)用(yong)離(li)心(xin)式(shi)加(jia)濕(shi)器(qi)可(ke)避(bi)免(mian)蒸(zheng)汽(qi)式(shi)加(jia)濕(shi)器(qi)打(da)出(chu)的(de)高(gao)溫(wen)水(shui)霧(wu)可(ke)能(neng)對(dui)照(zhao)度(du)計(ji)探(tan)頭(tou)產(chan)生(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)。
　　
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LEDzaicinongduxiadetouguozhaodu。touguozhaoduyuchushizhaodudebizhijiweitouguolv。dengdaiyiduanshijian，dangtouwuxiangneidewuqisanquhou，gaibianjiashiqidangweibingzhongfushangshushiyan。meizhongyansedeLED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。
　　
zaiwudehuanjingzhong，kejianguangtouguolvdexiajiangshiduibijiangdidejieguo。renmennenggoukandaoshiwu，bingbushijiyushiwubenshendejueduiliangdu，ershijiyushiwuyuzhouweihuanjingdeduibi。wudecunzaijiangdilezhezhongduibidechengdu，erwudenongduyuegao，zhezhongduibidechengdujiuyuedi。yinci

，renmenzaiwuzhongjiubunamerongyikanqingchuzhouweishiwu。
　　
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)。