【摘要】：燃燒過程中產(chǎn)生的大量煙塵排放,是導(dǎo)致大氣環(huán)境污染的主要原因,實現(xiàn)煙塵排放的準(zhǔn)確監(jiān)測對環(huán)境保護與管理有重要意義。然而,現(xiàn)有的煙塵濃度測量技術(shù)因其內(nèi)在的缺陷,往往難以運用于惡劣的工程應(yīng)用環(huán)境。光散射法作為一種高精度、非侵入的實時在線測量方法,發(fā)展十分迅速。本文主要研究了一種無需預(yù)知粒徑的煙塵濃度光散射積分測量技術(shù),通過大量實驗驗證了其可行性,并系統(tǒng)分析了測量系統(tǒng)的精確度、誤差來源和濃度適用范圍。首先介紹了光散射理論,驗證了Mie理論與Fraunhofer理論的近似性,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了無需預(yù)知粒徑的散射積分法。然后根據(jù)空間濾波理論和高斯光束的聚焦、準(zhǔn)直理論,建立了基于光散射積分法煙塵濃度測量系統(tǒng),并介紹了系統(tǒng)元器件的選擇依據(jù)�；跀�(shù)值模擬計算了光散射測量系統(tǒng)的誤差,分析了粒徑分布、顆粒折射率及散射光接收角范圍等參數(shù)對濃度測量誤差的影響。結(jié)果驗證了散射積分法無需預(yù)知粒徑的特點,并為測量系統(tǒng)的散射角度范圍的選擇提供了設(shè)計依據(jù)。利用針孔測試了系統(tǒng)性能,校準(zhǔn)了測量系統(tǒng)的放大倍率和散射角度參數(shù),并研究了測量系統(tǒng)的線性動態(tài)范圍。然后,利用標(biāo)準(zhǔn)顆粒溶液對測量系統(tǒng)進行了實驗研究。結(jié)果證明了散射積分法煙塵濃度測量的可行性。最后進行了低濃度顆粒測量實驗,研究了系統(tǒng)的濃度測量下限及其影響因素。
[Abstract]:A large amount of smoke and dust emission from combustion process is the main cause of atmospheric environmental pollution. It is of great significance to realize accurate monitoring of smoke and dust emission for environmental protection and management. However, the existing smoke concentration measurement technology is often difficult to be used in the harsh engineering environment because of its inherent defects. As a high-precision, non-intrusive real-time online measurement method, light scattering method has been developed rapidly. In this paper, a light scattering integral measurement technique of smoke concentration without predicting particle size is studied, and its feasibility is verified by a large number of experiments. The accuracy, error source and applicable range of concentration of the measurement system are systematically analyzed. Firstly, the theory of light scattering is introduced, and the approximation between Mie theory and Fraunhofer theory is verified. On this basis, a scattering integration method is derived without the need of predicting the particle size. Then, based on the spatial filtering theory, focusing and collimation theory of Gao Si beam, a smoke concentration measurement system based on light scattering integration method is established, and the selection basis of system components is introduced. The error of light scattering measurement system is calculated based on numerical simulation. The influence of particle size distribution, refractive index of particles and the range of receiving angle of scattering light on the error of concentration measurement is analyzed. The results show that the scattering integration method does not need to predict the particle size and provides a design basis for the selection of the scattering angle range of the measurement system. The system performance was tested by pinhole, the magnification and scattering angle parameters of the measurement system were calibrated, and the linear dynamic range of the measurement system was studied. Then, the measurement system is studied by using standard particle solution. The results show that the scattering integration method is feasible to measure the smoke concentration. Finally, the low concentration particle measurement experiment was carried out, and the lower limit of concentration measurement and its influencing factors were studied.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X831

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本文編號：2420058