【摘要】：近年來，無論是太湖的藍藻，還是飲用水雜質(zhì)超標(biāo)，都引起人們對水處理問題的密切關(guān)注�，F(xiàn)有的多參數(shù)水質(zhì)檢測儀可同時測量pH值、ORP（氧化還原電位）、TDS（溶解性總固體量）、溶解氧、溫度、電導(dǎo)率、鹽度等參數(shù)，但均未提及水中顆粒物的粒徑和顆粒濃度的測量，而顆粒粒徑和顆粒濃度是水質(zhì)檢測領(lǐng)域十分重要的參數(shù)。在水污染處理過程中，一個很重要的環(huán)節(jié)就是要對水污染物顆粒進行實時、在線檢測，為水處理提供相應(yīng)的參數(shù)。目前，國內(nèi)外的水質(zhì)檢測方法和手段有很多，但主要依靠取樣方式，，實時、在線檢測手段還很少。 透過率起伏相關(guān)頻譜法是一種新的光學(xué)顆粒測量方法，可同時測量顆粒粒徑分布和濃度。因其光學(xué)測量裝置簡單、操作方便，可實現(xiàn)對水中污染物顆粒的實時、在線檢測。本文中將一束激光經(jīng)分光器分成兩束光后照射水中顆粒系統(tǒng)，當(dāng)水中存在污染物顆粒時，透射光由于顆粒的散射和吸收產(chǎn)生衰減并呈現(xiàn)脈動（起伏）特征。通過對兩束光的透過率起伏信號的互相關(guān)處理，獲得透過率起伏互相關(guān)頻譜，由此得到顆粒系統(tǒng)的流速，以該流速作為已知參量應(yīng)用到任何一束光的透過率起伏信號的自相關(guān)處理中，再利用反演算法可得到水中低濃度、微米級小顆粒的粒徑和濃度的信息。本文共分六章對透過率起伏相關(guān)頻譜法測量水中污染物顆粒技術(shù)進行詳盡闡述： 第一章主要對顆粒測量技術(shù)作了背景介紹，并對水中顆粒物做了簡單介紹，還著重介紹了透過率起伏相關(guān)頻譜法的發(fā)展過程及意義。 第二章講述了透過率起伏相關(guān)頻譜法的一些基本概念和基礎(chǔ)知識，為后文對透過率起伏相關(guān)頻譜法的測量原理打下基礎(chǔ)。 第三章討論了透過率起伏互相關(guān)頻譜法和透過率起伏自相關(guān)頻譜法的特點，給出數(shù)學(xué)模型、簡單的理論推導(dǎo)和理論計算曲線，并提出本文采用的測量原理。當(dāng)光束直徑為20微米時，測量范圍大于1微米，正好滿足對水中污染物顆粒的測量要求。 以第三章理論計算為基礎(chǔ)，在第四章中給出模擬計算結(jié)果。首先研究了單層顆粒系統(tǒng)，顆粒之間不存在相互交疊，只考慮層結(jié)構(gòu)效應(yīng)；然后通過純顆粒交疊和不同層數(shù)的模擬計算數(shù)據(jù)進行分析比較，此時顆粒濃度很低、層數(shù)很大，層結(jié)構(gòu)效應(yīng)被剔除，僅顆粒交疊效應(yīng)存在；最后，對三維顆粒系統(tǒng)（即層結(jié)構(gòu)效應(yīng)和顆粒交疊效應(yīng)同時存在的情況）進行模擬計算。 第五章給出了水中污染物顆粒的測量結(jié)果。對實驗裝置設(shè)計做了簡要介紹，根據(jù)測量原理，以水中加入的豆奶粉為例，得到透過率起伏互相關(guān)頻譜曲線，從而得到顆粒系統(tǒng)的流速。該流速可在第六章反演計算中作為已知參量。最后，對水中加入的豆奶粉、藕粉和三種不同粒徑珍珠粉的透過率起伏信號做自相關(guān)處理，得到透過率起伏自相關(guān)頻譜特征函數(shù)曲線。 第六章介紹了幾種常用的反演算法，針對本課題的特點，采用改進的Chahine循環(huán)方法反演計算得到顆粒的粒徑分布和濃度信息。本文對低濃度的微米級顆粒的實驗數(shù)據(jù)進行反演、比較，從而得到合理的測量結(jié)果。
【圖文】：

天然水所含的成分[10]

得到顆粒的粒徑分布和顆粒體積濃度。但對雙峰分布顆粒系的率比較低。分析認(rèn)為分辨率較低的原因主要來自于會聚光束在徑變化、濾波器的頻譜響應(yīng)曲線、信號處理方法以及大顆粒與相互作用。為了提高分辨率，提出了透過率起伏相關(guān)頻譜法。.2 數(shù)學(xué)模型過率起伏相關(guān)頻譜法建立在層模型基礎(chǔ)上，并假定顆粒是全黑光束傳播滿足幾何光學(xué)原理。透過率起伏信號采用透過率乘積示。.1 層模型圖 3-1 所示，在透過率起伏相關(guān)頻譜法中，顆粒系被分成一系層厚度大于或等于顆粒的粒徑。入射光通過顆粒系的透過率T單層的透過率MLT 的乘積，由此，透過率起伏信號可通過單層起伏來描述。
【學(xué)位授予單位】：上海理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X832

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王鳳雙;基于光散射法液體成分濃度檢測單元的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

本文編號：2640441