火災(zāi)煙顆粒偏振光散射特征的研究.pdf

1、火災(zāi)探測是感知火災(zāi)發(fā)生和減輕火災(zāi)損失的關(guān)鍵技術(shù)之一，光電感煙探測器在火災(zāi)探測中發(fā)揮著越來越重要的作用，然而光電感煙探測器存在著不能有效區(qū)分火災(zāi)煙顆粒與非火災(zāi)煙顆粒如粉塵等而發(fā)生誤報的突出問題。常規(guī)的光電感煙探測器利用煙顆粒對非偏振光的散射原理進(jìn)行火災(zāi)探測，而顆粒對偏振光散射包含顆粒性質(zhì)更豐富的信息，因此，研究火災(zāi)煙顆粒與干擾源顆粒對偏振光的散射特征，并由散射特征估計(jì)顆粒的特征，對煙顆粒與干擾源顆粒加以區(qū)分，將可能在減少光電感煙探測器誤報

2、方面具有重要的應(yīng)用價值，同時可以推動顆粒光散射理論及利用光散射特征估計(jì)顆粒特性方法的發(fā)展。 論文從顆粒光散射的基本約束方程及解的表示形式分析顆粒偏振光散射特征的主要影響因素：顆粒的大小、形貌和折射率，而這些影響均可以使用顆粒對偏振光散射的Muller矩陣進(jìn)行捕述；利用分析顆粒SEM(Scanning Electron Microscopy)圖像的方法，對煙顆粒及粉塵顆粒的大小、形貌特征進(jìn)行研究，建立煙顆粒與粉塵顆粒的形貌模型，

3、利用國內(nèi)外已有對顆粒性質(zhì)的研究成果分析煙顆粒與粉塵顆粒折射率的區(qū)別；根據(jù)煙顆粒與粉塵顆粒形貌特征及尺度大小，使用顆粒光散射計(jì)算的DDA(Discrete Dipole Approximation)方法，對不同形貌、大小、折射率的顆粒的光散射Muller矩陣進(jìn)行計(jì)算，分析了顆粒不同特征引起的散射Muller矩陣元素隨散射角分布的變化，由此分析利用顆粒光散射Muller矩陣差別估算顆粒性質(zhì)差別的方法。 改造和發(fā)展已有的基于電光調(diào)制

4、器、波片、偏振片等光偏振態(tài)變換器件的嫻顆粒光散射Muller矩陣測量系統(tǒng)，改進(jìn)其光學(xué)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集方式，提出使用偏振調(diào)制的光標(biāo)定波片、偏振片等光學(xué)器件光軸方向的方法，對測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)、測試與測量精度的估算，利用該測量系統(tǒng)，完成對典型煙與粉塵顆粒光散射Muller矩陣的實(shí)際實(shí)驗(yàn)測量。 研究結(jié)果表明，煙顆粒與粉塵顆粒由于顆粒大小、形貌、折射率引起的對偏振光散射的Muller矩陣隨散射角的分布不同町以通過理論計(jì)算得到，并町以被實(shí)驗(yàn)