基于激光差分探测的粉尘浓度检测技术研究

【摘要】粉尘作为重要污染源,严重污染着大气环境质量和人类的生命。粉尘颗粒浓度的监测已经显得越来越重要,相关部门正在开发研制高精度的检测仪器。本文围绕粉尘颗粒浓度检测问题开展基于激光差分探测的粉尘浓度测量方法研究,同时考虑适当的散射模型,以实现对粉尘浓度的准确测量。本文的研究包括以下内容：介绍了粉尘颗粒浓度检测系统的组成,分析了激光在粉尘颗粒中传播的衰减原理。设计并实现了基于激光差分探测的粉尘浓度检测系统,并且对测量系统中的关键参数进行了分析设计与选择。运用米散射理论和辐射传输理论的蒙特卡罗方法分析了大气中的粉尘颗粒的物理特性以及激光在粉尘中的散射特性和吸收特性,建立了随机分布的粉尘颗粒介质中的激光多重散射和吸收理论模型,获取了粉尘颗粒的尺寸分布参数、粒子数密度与光强衰减的关系。通过分析粉尘颗粒浓度与气溶胶颗粒的散射及光谱吸收特性参数,获取最佳探测波长。最后在理论研究基础上,采用激光差分探测技术,通过实时检测粉尘颗粒由于散射及吸收造成的光学衰减,结合理论研究的成果,验证了整个检测系统的可行性,以及根据实际的检测结果与理论模型计算的结果所做的对比,进一步优化算法,从而实现对大气环境下粉尘颗粒浓度的准确测量。论文中所设计的粉尘颗粒浓度的检测系统,结构简单,测量精度高,可以不改变悬浮粉尘的物理性质和化学性质,从而实现自动的连续的检测空气中所含悬浮粉尘的浓度。该研究成果也适用于其他行业现场对悬浮颗粒物的实时检测。
【作者】胡倩；
【导师】侯宏录；
【作者基本信息】西安工业大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】粉尘；浓度；差分探测；米散射；

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