基于激光散射的焊接煙霧粒徑測(cè)量的研究.pdf

1、光線在均勻介質(zhì)中是按直線傳播的，但當(dāng)其通過(guò)不均勻介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生散射，即光線偏離其直線傳播方向的現(xiàn)象。光散射是由吸收、衍射、反射、透射與折射等共同作用的。激光散射法是一種先進(jìn)的顆粒粒徑測(cè)量方法。這種方法具有不干擾、不接觸流場(chǎng)和粒子場(chǎng)、測(cè)量的粒子尺寸范圍寬、光電轉(zhuǎn)換響應(yīng)時(shí)間短、分辨能力較高的優(yōu)點(diǎn)。散射方法由于采用激光這種強(qiáng)相干光源，從而得到很大的發(fā)展。在數(shù)據(jù)處理方面，可采用電子計(jì)算機(jī)。因此，激光和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，成為現(xiàn)代光學(xué)測(cè)試方法的特點(diǎn)。

2、 嚴(yán)格的光散射理論是將光波看作電磁波，在一定的物體形狀和尺寸所決定的邊界條件下，對(duì)顆粒內(nèi)部和外部區(qū)域的Maxwell方程求解。Mie理論即是在這種情況下對(duì)均勻球體在平面單色光照射下求得的嚴(yán)格解析解。 本文所進(jìn)行的激光散射測(cè)量實(shí)驗(yàn)是基于Mie散射理論進(jìn)行的。該理論適用于粒徑小于10μm范圍的任意顆粒。在Mie理論的完整公式中，嚴(yán)格地給出了不同尺度、不同折射率的粒子的散射特性?；谠摾碚摚疚挠肏e-Ne激光器、光電倍增管、示

3、波器、光學(xué)透鏡等建立了一套適于激光散射的實(shí)驗(yàn)光路裝置。同時(shí)，考慮到Matlab數(shù)值計(jì)算軟件的強(qiáng)大計(jì)算功能，將Mie理論的計(jì)算公式進(jìn)行Matlab變換，編譯出可用于進(jìn)行Mie散射計(jì)算的Matlab函數(shù)。 為了探究焊接電弧空間微粒的粒徑及其分布特點(diǎn)，本文從焊接模擬煙霧著手，利用所構(gòu)建的激光散射光路裝置，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)顆粒和焊接模擬煙霧顆粒的激光散射實(shí)際測(cè)量。把實(shí)驗(yàn)測(cè)量到的標(biāo)準(zhǔn)粒子和焊接模擬煙霧的散射信號(hào)電壓值代入編好的Matlab程序中，