本文關(guān)鍵詞：煙塵氣溶膠介質(zhì)中的激光散射場特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煙塵排放物檢測是掌握煙塵污染狀況、預(yù)測煙塵污染發(fā)展趨勢的重要手段。隨著煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格,傳統(tǒng)濃度檢測技術(shù)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(yīng)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,建立單個顆粒的光散射模型,并通過MATLAB軟件模擬計算了煙塵顆粒的光學(xué)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(jìn)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。然后,設(shè)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(xué)元件、光電探測器等關(guān)鍵器件進(jìn)行選型,同時設(shè)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(shè)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(biāo)定,對實驗誤差進(jìn)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(fù)雜的多分散系分布的煙塵顆粒濃度檢測奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：Mie散射 輻射輸運理論 蒙特卡羅 ·前向散射 濃度檢測
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X831;TN24
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.1.1 煙塵污染的危害10
• 1.1.2 煙塵污染監(jiān)測的必要性10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 章節(jié)安排13-14
• 2 顆粒光散射的基礎(chǔ)知識14-21
• 2.1 電磁理論14-16
• 2.1.1 麥克斯韋方程組14-15
• 2.1.2 單一顆粒的散射15-16
• 2.2 光散射分類16-18
• 2.2.1 彈性散射和非彈性散射16-17
• 2.2.2 不相關(guān)散射和相關(guān)散射17-18
• 2.2.3 單散射和多重散射18
• 2.3 散射相關(guān)的物理量18-20
• 2.3.1 散射截面G_(sca)與散射系數(shù)Q_(sca)18
• 2.3.2 吸收截面G_(abs)與吸收系數(shù)Q_(abs)18
• 2.3.3 消光截面G_(ext)與消光系數(shù)Q_(ext)18-19
• 2.3.4 散射振幅函數(shù)S與散射強度函數(shù)I_s19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 單煙塵粒子散射特性分析21-26
• 3.1 球形微粒Mie散射公式21-23
• 3.2 數(shù)值計算與分析23-25
• 3.3 本章小結(jié)25-26
• 4 多重散射特性研究26-39
• 4.1 輸運理論26-29
• 4.1.1 輸運理論中的基本量26-27
• 4.1.2 強度率的微分方程和積分方程27-29
• 4.2 多重散射的Twersky理論29-31
• 4.3 蒙特卡羅法31-37
• 4.3.1 概率模型31-32
• 4.3.2 蒙特卡羅數(shù)值計算32-37
• 4.4 光源波長的選取37-38
• 4.5 本章小結(jié)38-39
• 5 散射場特性檢測方案設(shè)計39-49
• 5.1 檢測裝置總體方案39-40
• 5.1.1 檢測裝置方案設(shè)計39
• 5.1.2 檢測系統(tǒng)原理39-40
• 5.2 環(huán)形光電探測器設(shè)計40-42
• 5.3 器件選型42-44
• 5.3.1 光學(xué)元件選型42-44
• 5.3.2 光源模塊44
• 5.4 光電探測陣列44-48
• 5.4.1 光電探測器選型46
• 5.4.2 電流-電壓變換電路設(shè)計46-47
• 5.4.3 差分放大電路設(shè)計47-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 6 基于散射場特性煙塵濃度檢測實驗49-59
• 6.1 濃度測量實驗平臺49-51
• 6.2 實驗內(nèi)容51
• 6.3 光源最佳波長選取實驗51-53
• 6.3.1 實驗測量流程51-52
• 6.3.2 實驗最佳波長選取52-53
• 6.4 角度散射光強53-54
• 6.5 系統(tǒng)標(biāo)定54-58
• 6.6 誤差分析58
• 6.7 本章小結(jié)58-59
• 7 結(jié)論與展望59-61
• 7.1 結(jié)論59-60
• 7.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳偉;晏磊;楊尚強;;海洋氣溶膠多角度偏振輻射特性研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2013年03期

2 郭誠祿,王明康,莫天麟;稀土氣溶膠成冰性能的實驗研究[J];氣象科學(xué);1986年02期

3 申紹華;對流層氣溶膠和云的大氣輻射加熱特征[J];大氣科學(xué);1991年06期

4 李樂泉,周明煜,李興生;夜間城市大氣邊界層和氣溶膠的相互作用[J];應(yīng)用氣象學(xué)報;1992年01期

5 陳金榮,周文賢;重慶市區(qū)大氣氣溶膠粒子的時空分布和物理特性[J];氣象科學(xué);1992年04期

6 劉炎焱,王俊波,樂時曉,楊小麗,林為干;光致氣溶膠粒子加熱的等效吸收系數(shù)[J];強激光與粒子束;1993年04期

7 ;氣溶膠——霧霾背后的真兇[J];大科技(科學(xué)之謎);2013年07期

8 王明星;氣溶膠與氣候[J];氣候與環(huán)境研究;2000年01期

9 李冰,劉小紅,洪鐘祥;積云對二氧化硫和硫酸鹽氣溶膠作用的研究[J];氣候與環(huán)境研究;2000年01期

10 邵愛梅,邱崇踐;蘭州城市氣溶膠對邊界層溫度結(jié)構(gòu)的影響——一維數(shù)值模擬研究[J];蘭州大學(xué)學(xué)報;2001年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龐成明;王自發(fā);;氣溶膠混合演變過程影響因子模擬研究[A];第26屆中國氣象學(xué)會年會大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會場論文集[C];2009年

2 王啟燕;馬江;尹國輝;;沙子、粘土對氣溶膠的過濾特性實驗[A];中國顆粒學(xué)會2002年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議論文集[C];2002年

3 張美根;成秀虎;徐永福;;東亞春季硫酸鹽氣溶膠分布特征的模擬[A];中國顆粒學(xué)會2002年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議論文集[C];2002年

4 馬新成;張薔;嵇磊;黃夢宇;李宏宇;楊道俠;何暉;張磊;李睿劫;劉力威;韓光;吳宏議;;北京春季不同天氣條件下氣溶膠垂直分布特征[A];第26屆中國氣象學(xué)會年會大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會場論文集[C];2009年

5 董曉波;王高磊;呂峰;胡向峰;;晴空條件下河北中南部地區(qū)上空氣溶膠特征分析[A];第26屆中國氣象學(xué)會年會大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會場論文集[C];2009年

6 賀千山;楊引明;耿福海;周廣強;高偉;辛跳兒;;中國東部陸地上空氣溶膠分布特征研究[A];第五屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2008年

7 白皓;齊道輝;錢文濤;蒼大強;宗燕兵;;微米級氣溶膠粒子在濾層中的收集效率研究[A];第十二屆冶金反應(yīng)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

8 郭金平;段英;趙利品;楊保東;齊作輝;;石家莊地區(qū)不同季節(jié)大氣氣溶膠粒子的分布特征[A];第27屆中國氣象學(xué)會年會人工影響天氣與云霧物理新技術(shù)理論及進(jìn)展分會場論文集[C];2010年

9 張瑜;銀燕;段英;石立新;吳志會;;晴天條件下一次氣溶膠飛機探測資料分析[A];第七屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2010年

10 呂峰;董曉波;胡向峰;;石家莊地區(qū)氣溶膠微物理結(jié)構(gòu)的飛機探測個例分析[A];第28屆中國氣象學(xué)會年會——S9大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 中國氣象科學(xué)研究院研究員 張小曳;細(xì)說氣溶膠[N];光明日報;2013年

2 記者 吳越;我國霧霾天頻現(xiàn)主因是氣溶膠污染[N];中國氣象報;2013年

3 記者 潘俊杰;氣溶膠研究領(lǐng)域首個973項目啟動[N];中國氣象報;2006年

4 記者 管晶晶;氣溶膠增多會顯著加劇干旱和洪澇災(zāi)害[N];科技日報;2011年

5 本報記者 吳越;與PM_(2.5)相關(guān)的霧和霾如何形成[N];中國氣象報;2013年

6 張小曳;氣溶膠：讓空氣像霧又像霾[N];工人日報;2014年

7 記者 馮源;霧霾加劇與氣溶膠粒子濃度水平有關(guān)[N];經(jīng)濟(jì)參考報;2014年

8 許黎 李燦;大氣氣溶膠及其氣候環(huán)境效應(yīng)[N];中國氣象報;2003年

9 本報記者郭薇;氣溶膠污染空氣又抵消溫室效應(yīng)[N];中國環(huán)境報;2009年

10 本報記者 劉毅;霾從何來[N];人民日報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭麗君;華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機理研究[D];中國氣象科學(xué)研究院;2015年

2 趙鵬國;氣溶膠對雷暴云電活動影響的模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

3 李軍霞;山西地區(qū)氣溶膠物理特性的飛機—地面觀測研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

4 郭麗君;華北地區(qū)持續(xù)性霧—霾天氣的類型、結(jié)構(gòu)特征及機理研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

5 辛金元;中國地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性地基聯(lián)網(wǎng)觀測與研究[D];蘭州大學(xué);2007年

6 房文;氣溶膠對云和降水影響的研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

7 許瀟鋒;中國地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

8 劉建軍;長三角太湖地區(qū)云和氣溶膠輻射特性的地基遙感研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

9 曹賢潔;蘭州地區(qū)氣溶膠輻射特性觀測研究[D];蘭州大學(xué);2010年

10 胡婷;中國區(qū)域氣溶膠的光學(xué)厚度特征和氣候效應(yīng)研究[D];南京信息工程大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊憶;氣溶膠充當(dāng)冰核對雷暴云微物理、起電過程影響的數(shù)值模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 柳丹;基于衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性天氣分析[D];蘭州大學(xué);2015年

3 翟世賢;GRAPES-CUACE氣溶膠模塊的伴隨構(gòu)建及模式在大氣污染優(yōu)化控制中的應(yīng)用[D];中國氣象科學(xué)研究院;2015年

4 石睿;氣溶膠—云—輻射—東亞夏季風(fēng)相互影響的資料分析[D];南京大學(xué);2014年

5 王力;華北地區(qū)氣溶膠時空分異特性及對農(nóng)作物影響的模擬研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

6 郭祺;黃渤海海域大氣氣溶膠粒子譜的觀測及反演研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

7 潘桂森;新型熱氣溶膠滅火劑的研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

8 王彬;海霧與陸霧數(shù)值模擬中氣溶膠作用的對比研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 榮華;用ATOFMS測量散射光強反演氣溶膠粒子折射率[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

10 劉凱;煙塵氣溶膠介質(zhì)中的激光散射場特性研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：煙塵氣溶膠介質(zhì)中的激光散射場特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：502313