基于光散射法的煙塵發(fā)生及濃度測(cè)量裝置.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)粉塵的排放量也日趨增多。為達(dá)到環(huán)保的目的，需要對(duì)工廠排放的粉塵顆粒物的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。煙塵濃度測(cè)量分為取樣法和非取樣法兩大類，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，濾膜稱重等傳統(tǒng)測(cè)量法在實(shí)時(shí)、非接觸等高要求下也暴露出諸多不足。非取樣法得到廣泛研究與應(yīng)用，其中光電法測(cè)量濃度的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。本文對(duì)光散射法的煙塵發(fā)生及濃度測(cè)量進(jìn)行了研究，主要做了以下幾方面工作：
　　(1)理論分析與仿真。由于裝置的設(shè)計(jì)選型和參數(shù)選擇以及后

2、續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的需要，本文基于Mie散射理論，給出了在一定立體角范圍內(nèi)的散射光通量與質(zhì)量濃度呈正相關(guān)的結(jié)論，對(duì)粒子粒徑、相對(duì)折射率與散射光強(qiáng)相位分布的關(guān)系進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)運(yùn)用前向或后向散射法測(cè)量在散射光信號(hào)采集階段受諸多限制，所以提出了一種多傳感器信息融合的方法，即將前后向散射結(jié)合對(duì)較大范圍粒徑粒子濃度進(jìn)行測(cè)量。仿真分析為裝置的設(shè)計(jì)選型、參數(shù)選擇以及后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量等提供了理論依據(jù)。
　　(2)煙塵發(fā)生及濃度測(cè)量裝置的搭建。

3、在實(shí)驗(yàn)階段，為了模擬實(shí)際工況下煙道中的不同顆粒物粒徑和濃度，設(shè)計(jì)了一種可調(diào)低濃度煙塵發(fā)生裝置，該裝置由微量進(jìn)料器與多種元器件、儀器儀表搭建而成，不僅可發(fā)生可調(diào)濃度的一定量煙塵，還能通過上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在Mie散射理論的基礎(chǔ)上，基于光散射法設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)裝置，將前向和后向散射法相結(jié)合，利用CCD相機(jī)采集光信號(hào)，較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)量顆粒物濃度。
　　(3)軟件部分主要功能的實(shí)現(xiàn)。①完成了裝置各部分的啟停調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了模擬煙道數(shù)據(jù)

4、的采集及記錄。技術(shù)人員可對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及單步調(diào)試，更快速地根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。②對(duì)散射光強(qiáng)圖像進(jìn)行采集分析后得到煙塵粒子濃度，然后將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)界面進(jìn)行顯示并且形成歷史曲線存儲(chǔ)到上位機(jī)中，操作人員可以根據(jù)實(shí)時(shí)上傳的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)進(jìn)行良好的人機(jī)交互。
　　(4)實(shí)驗(yàn)研究與分析。進(jìn)行了可調(diào)煙塵濃度發(fā)生的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的情況下，對(duì)比了裝置運(yùn)行不同時(shí)長(zhǎng)后煙塵發(fā)生的濃度，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象符合理論分析。另