煙塵氣溶膠介質(zhì)中的激光散射場特性研究.pdf

1、煙塵排放物檢測是掌握煙塵污染狀況、預測煙塵污染發(fā)展趨勢的重要手段。隨著煙塵排放標準越來越嚴格，傳統(tǒng)濃度檢測技術暴露出諸多局限性。而光散射法由于具有瞬態(tài)測量、測量范圍廣以及非接觸測量、不損壞樣品等特點，在煙塵濃度測量方面將成為重要的測試手段，得到廣泛應用。
　　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實驗驗證方法開展研究。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，建立單個顆粒的

2、光散射模型，并通過MATLAB軟件模擬計算了煙塵顆粒的光學特性參數(shù)，主要包括散射系數(shù)，消光系數(shù)、不對稱因子以及單次反照率等。
　　其次，基于輻射輸運理論和多重散射的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激光的多重散射，并在MATLAB開發(fā)環(huán)境中對該輸運過程進行數(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、粒子數(shù)密度）的散射光強隨散射角和煙塵厚度的變化規(guī)律。
　　然

3、后，設計了煙塵氣溶膠介質(zhì)的散射場特性檢測方案，闡述了檢測系統(tǒng)的工作原理，對檢測系統(tǒng)中光源、光學元件、光電探測器等關鍵器件進行選型，同時設計環(huán)形光電探測器，完成了光電陣列探測電路的硬件電路設計與實現(xiàn)。
　　最后，通過搭建原理樣機檢測平臺，測量了不同散射角下的散射光強分布，分析研究了最佳波長的選取，并完成了濃度檢測系統(tǒng)的標定，對實驗誤差進行了分析。
　　通過本課題的理論分析和實驗研究，表明其理論模型是可行的，為更加復雜的多分散系