双光路光学粉尘浓度监测系统研究与设计

发布时间：2020-06-17 05:15

【摘要】：粉尘污染问题日益加剧,备受世界各国关注。粉尘不仅对人们的身体健康造成损害,还严重污染着生态环境,制约着经济生产和生态文明的发展,对工农业、交通业等各个产业都有所影响,因而对粉尘浓度的监测在环境保护工作和保护人身安全方面都具有非常重要的意义。在众多的检测方法中,光学检测法以其成本低廉、灵敏度高、操作方便及能连续在线监测等优点,被广泛应用在粉尘浓度监测的研究中。其中透射式光学检测法方法简单,测量周期较短,不会干扰到待测粉尘环境,并且方便实现在线监测。针对大气中粉尘浓度的监测需求,开展了对粉尘颗粒的定量研究工作。基于双光路差分透射法和相关检测原理,建立了一套双光路透射式粉尘浓度探测装置。采用波长650nm的红色激光二极管作为测量光源,光源光强经过调制后由光分束镜一分为二,一路为参考光,另一路为测量光。测量光经光束扩束后经过粉尘样品池透射,被聚焦透镜汇聚收集并由光电二极管转换成电流信号,再经信号处理与相关检测后得到与透射光强成比例的电压信号。参考光经另一路光电转换、处理和相关检测电路得到与参考光强成比例的电压信号。对测量系统的光路和硬件电路设计进行了详细说明,利用烟尘颗粒进行试验,通过标定法结合最小二乘拟合得到烟尘颗粒的消光系数。对标定已知消光系数的烟尘颗粒实现了连续监测,由朗伯—比尔定律计算得出粉尘浓度值,并将计算结果与粉尘浓度检测仪测量结果进行了对比分析,发现两者结果相差5%以内,分析了产生这一误差的因素。研究结果表明,结合相关检测原理的双光路差分监测方法能够准确地获得已知消光系数的粉尘颗粒浓度,可以有效减小杂散光、光源光强波动等因素对测量结果的影响。该测量装置能够实现对工业生产中粉尘浓度进行实时连续监测,为复杂环境粉尘浓度监测提供技术支撑。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X831
【图文】：

安徽理工大学硕士学位论文 2图1 生产中产生的粉尘Fig.1 The dust generated during production粉尘污染对生态环境有很大影响。有些污染物如二氧化硫等会影响植物进行光合作用，使植物不能正常生长甚至掉叶死亡，粉尘融于水中污染了水源，就会接连污染农田，限制了农业、畜牧业的蓬勃发展，对于野生动物的生存也造成持续性威胁，尤其是对一些种族稀少的动物影响非常大。遇到下雨下雪时，大气中超标的二氧化硫溶于雨水中产生酸雨，腐蚀森林、农作物、建筑物等，损害极大，我国某些地方已经成为酸雨多发地，受酸雨污染的程度越来越严重。图2 雾霾天气Fig.2 The smoggy weather粉尘污染对交通业存在着恶劣影响。颗粒的大量存在使空气质量恶化，雾霾天气出现的次数不断增多，雾霾使能见度?

雾霾天气Fig.2Thesmoggyweather

【参考文献】

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本文编号：2717125