激光消光法粉尘浓度在线测量系统的研发
[Abstract]:A large amount of flue gas produced by coal-fired power plants is one of the main causes of air pollution. The development of dust particle concentration monitoring technology is one of the most important tasks to solve the problem of dust pollution in atmospheric environment. At present, the existing dust particle concentration measurement system is often difficult to meet the requirements of on-line monitoring in harsh environment. Based on the principle of laser extinction, combined with CCD camera and optical fiber imaging technology, an on-line dust concentration measurement system is developed in this paper. Firstly, the basic theory of light scattering is introduced, and the Mie scattering theory, Fraunhofer diffraction theory and total scattering theory are expounded. According to the principle of total scattering method and particle size distribution function, the measurement equation of laser extinction method is derived by using average particle size and average extinction coefficient. This method can directly solve the mass concentration of particles and greatly simplify the complexity of the measurement system. Secondly, an on-line dust concentration measurement system based on CCD and optical fiber imaging is developed based on the measurement equation of laser extinction method. The system includes power supply system, transmission system, data processing system and blowing device. The system consists of a laser, a spatial filter, a collimation lens and a beam splitter, which realizes the collimation of the laser and the elimination of stray light, and improves the quality of the incident beam. The optical signal transmission and acquisition function is realized by using optical fiber image beam and CCD camera in the transmission optical acquisition system. The data processing system is a set of application program based on MFC frame structure. It can measure dust concentration in real time, display the dynamic curve of intensity and concentration of transmitted light, and have the function of data storage and so on. The blowing device uses clean compressed air to clean the optical window and prevent smoke from entering the measurement system. The five systems are highly integrated to improve the anti-interference and stability of the measurement system. Finally, a dust generator is designed to test the performance of the dust concentration measurement system. According to the pixel depth of the CCD camera and the output power of the laser, the optimal exposure time of the camera is set, and the factors causing the random error of the measurement system are analyzed. By comparing the dust concentration measurement results with the sampling and weighing calibration results, it is shown that the range of zero drift of the system is about -10 ~ 10g / m ~ 3, and the measurement accuracy of the on-line measurement system is poor in the low concentration range, but the system accuracy is high in the medium and high concentration range. And stable and reliable. The system can measure dust concentration in real time and has good sensitivity and stability.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X773
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,本文编号:2178583
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