單粒子光散射法測量懸浮顆粒物質量濃度的理論模型及應用.pdf

1、單粒子光散射法因具有測量速度快、精度高、重復性好及適用于在線非接觸測量等優(yōu)點而在顆粒測量領域得到了廣泛應用。本文結合實驗，對單粒子光散射法測量懸浮顆粒物質量濃度的理論進行了深入研究，取得的主要成果如下： 提出了與光散射信號計數(shù)通道對應的顆粒平均質量、等效球形顆粒數(shù)、單粒子光學等效直徑概念，這些概念揭示了顆粒物散射光信號幅度分布與質量之間的內在規(guī)律，從而建立了懸浮顆粒物質量濃度的理論模型，為應用粒子計數(shù)器測量的顆粒物電壓脈沖信號

2、幅度分布反演質量濃度提供了理論基礎。 結合單粒子光散射法懸浮顆粒物質量濃度的理論模型，進一步深入研究顆粒物散射光信號幅度分布與顆粒物形貌之間的關系，并考慮顆粒物的分形特征，提出了光散射等效截面分形維數(shù)的概念，給出了光散射信號計數(shù)通道中的顆粒平均質量與對應通道的電壓信號幅度之間的關系，發(fā)現(xiàn)單粒子光散射法測量懸浮顆粒物質量濃度算法有兩個待標定的特征參數(shù)：靈敏度系數(shù)k和光散射等效截面分形維數(shù)α。 本文從理論和實驗兩個方面對

3、懸浮顆粒物質量濃度反演算法中特征參數(shù)的標定方法進行了深入研究。分析了顆粒物質量濃度反演精度與小樣本顆粒物的光散射等效截面分形維數(shù)αl之間的關系，發(fā)現(xiàn)與反演誤差極小值對應的小樣本顆粒物的αl不能很好地反映整個顆粒物的光散射等效截面分形維數(shù)α特征。通過分析顆粒物的α與小樣本的αl之間內在聯(lián)系，提出小樣本的αl交集點是顆粒物的α最佳值的觀點，解決了特征參數(shù)的標定問題。實驗結果表明，在0.001～5mg/m3質量濃度范圍內，粒子計數(shù)器測量的質量

4、濃度值與標準參照儀器的測量值十分吻合。 本文將信息熵用于評價粒子計數(shù)器計數(shù)通道的優(yōu)化問題。提出了均勻和非均勻計數(shù)通道劃分法，實驗結果表明質量濃度反演精度穩(wěn)定時非均勻劃分法所需的計數(shù)通道較少。利用信息熵計算發(fā)現(xiàn)計數(shù)通道數(shù)相同時非均勻劃分法提取的顆粒物電壓脈沖信號幅度分布信息熵明顯較大，表明信號幅度分布信息熵大小決定了顆粒物質量濃度反演精度的穩(wěn)定速度。 本文建立了一個較為全面的利用單粒子光散射法測量懸浮顆粒物質量濃度的理