本文關(guān)鍵詞：煙塵氣溶膠介質(zhì)中的激光散射場(chǎng)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煙塵排放物檢測(cè)是掌握煙塵污染狀況、預(yù)測(cè)煙塵污染發(fā)展趨勢(shì)的重要手段。隨著煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格,傳統(tǒng)濃度檢測(cè)技術(shù)暴露出諸多局限性。而光散射法由于具有瞬態(tài)測(cè)量、測(cè)量范圍廣以及非接觸測(cè)量、不損壞樣品等特點(diǎn),在煙塵濃度測(cè)量方面將成為重要的測(cè)試手段,得到廣泛應(yīng)用。本論文圍繞激光在煙塵介質(zhì)中的傳輸模型建立以及煙塵濃度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法開展研究。主要完成的工作如下：首先,依據(jù)單粒子的電磁波散射理論和Mie散射理論,建立單個(gè)顆粒的光散射模型,并通過MATLAB軟件模擬計(jì)算了煙塵顆粒的光學(xué)特性參數(shù),主要包括散射系數(shù),消光系數(shù)、不對(duì)稱因子以及單次反照率等。其次,基于輻射輸運(yùn)理論和多重散射的Twersky理論,建立激光在煙塵氣溶膠介質(zhì)中的傳輸模型,采用蒙特卡羅方法研究煙塵微粒對(duì)激光的多重散射,并在MATLAB開發(fā)環(huán)境中對(duì)該輸運(yùn)過程進(jìn)行數(shù)字模擬,分析研究了不同粒子特征參數(shù)(顆粒粒徑、入射波長(zhǎng)、粒子數(shù)密度)的散射光強(qiáng)隨散射角和煙塵厚度的變化規(guī)律。然后,設(shè)計(jì)了煙塵氣溶膠介質(zhì)的散射場(chǎng)特性檢測(cè)方案,闡述了檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理,對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)中光源、光學(xué)元件、光電探測(cè)器等關(guān)鍵器件進(jìn)行選型,同時(shí)設(shè)計(jì)環(huán)形光電探測(cè)器,完成了光電陣列探測(cè)電路的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后,通過搭建原理樣機(jī)檢測(cè)平臺(tái),測(cè)量了不同散射角下的散射光強(qiáng)分布,分析研究了最佳波長(zhǎng)的選取,并完成了濃度檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定,對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行了分析。通過本課題的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,表明其理論模型是可行的,為更加復(fù)雜的多分散系分布的煙塵顆粒濃度檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：Mie散射 輻射輸運(yùn)理論 蒙特卡羅 ·前向散射 濃度檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X831;TN24
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.1.1 煙塵污染的危害10
• 1.1.2 煙塵污染監(jiān)測(cè)的必要性10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.4 章節(jié)安排13-14
• 2 顆粒光散射的基礎(chǔ)知識(shí)14-21
• 2.1 電磁理論14-16
• 2.1.1 麥克斯韋方程組14-15
• 2.1.2 單一顆粒的散射15-16
• 2.2 光散射分類16-18
• 2.2.1 彈性散射和非彈性散射16-17
• 2.2.2 不相關(guān)散射和相關(guān)散射17-18
• 2.2.3 單散射和多重散射18
• 2.3 散射相關(guān)的物理量18-20
• 2.3.1 散射截面G_(sca)與散射系數(shù)Q_(sca)18
• 2.3.2 吸收截面G_(abs)與吸收系數(shù)Q_(abs)18
• 2.3.3 消光截面G_(ext)與消光系數(shù)Q_(ext)18-19
• 2.3.4 散射振幅函數(shù)S與散射強(qiáng)度函數(shù)I_s19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 單煙塵粒子散射特性分析21-26
• 3.1 球形微粒Mie散射公式21-23
• 3.2 數(shù)值計(jì)算與分析23-25
• 3.3 本章小結(jié)25-26
• 4 多重散射特性研究26-39
• 4.1 輸運(yùn)理論26-29
• 4.1.1 輸運(yùn)理論中的基本量26-27
• 4.1.2 強(qiáng)度率的微分方程和積分方程27-29
• 4.2 多重散射的Twersky理論29-31
• 4.3 蒙特卡羅法31-37
• 4.3.1 概率模型31-32
• 4.3.2 蒙特卡羅數(shù)值計(jì)算32-37
• 4.4 光源波長(zhǎng)的選取37-38
• 4.5 本章小結(jié)38-39
• 5 散射場(chǎng)特性檢測(cè)方案設(shè)計(jì)39-49
• 5.1 檢測(cè)裝置總體方案39-40
• 5.1.1 檢測(cè)裝置方案設(shè)計(jì)39
• 5.1.2 檢測(cè)系統(tǒng)原理39-40
• 5.2 環(huán)形光電探測(cè)器設(shè)計(jì)40-42
• 5.3 器件選型42-44
• 5.3.1 光學(xué)元件選型42-44
• 5.3.2 光源模塊44
• 5.4 光電探測(cè)陣列44-48
• 5.4.1 光電探測(cè)器選型46
• 5.4.2 電流-電壓變換電路設(shè)計(jì)46-47
• 5.4.3 差分放大電路設(shè)計(jì)47-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 6 基于散射場(chǎng)特性煙塵濃度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)49-59
• 6.1 濃度測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)49-51
• 6.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容51
• 6.3 光源最佳波長(zhǎng)選取實(shí)驗(yàn)51-53
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量流程51-52
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)最佳波長(zhǎng)選取52-53
• 6.4 角度散射光強(qiáng)53-54
• 6.5 系統(tǒng)標(biāo)定54-58
• 6.6 誤差分析58
• 6.7 本章小結(jié)58-59
• 7 結(jié)論與展望59-61
• 7.1 結(jié)論59-60
• 7.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-67

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：502313