基于Mie散射的微粒浓度和粒度测试的理论与实验研究

发布时间：2020-07-03 00:34

【摘要】：微粒测试是一项涉及多学科、多领域的技术。由于自然界多数固体物质都是以微粒的形式存在:天然物质如土壤、泥沙、大气粉尘、谷物面粉、蔗糖等;人工物料如煤粉、催化剂、水泥、化肥、颜料、药品等,故与微粒测试和应用有关的技术在环保、石化、医药、化工、煤炭、海洋、水利、冶金、建材、地质、食品等多个工业领域中都有着广泛的应用。 微粒浓度、粒度检测的原理很多,采用光学方法是利用微粒与光的相互作用时所表现的现象和特性,手段众多,各种手段中应用了不同的测试原理和光学系统。 论文的主要工作如下: 本文第二章通过分析微粒与光相互作用时所表现的典型特性,比较了常用和典型的测试技术手段及方法,介绍了基于 Mie 散射理论的激光微粒测试方法。第三章中总结、阐述了 Mie 散射理论中所提出的物理概念、公式及意义,为进一步计算奠定基础。通过散射光强的测定而要想获得微粒粒度必须有微粒散射的理论依据,即通过实验数据与理论计算结果和散射图形进行分析比较;为此第四章根据 Mie 散射理论的两个强度分布函数,计算了微粒散射系数,描绘了微粒的散射图像。本文第五章讨论了以激光后向散射测量微粒浓度的方法和测量理论依据,应用光纤传感器及自制的模拟烟囱进行了实验室测试,实验结果表明微粒粒度小于 10 微米,在一定浓度范围测试的技术手段、方法是
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X831
【图文】：

图 1.1 我国二氧化硫和氮氧化物的排放随着我国国民经济的迅速发展，废气、微粒状粉尘、烟尘向大气排放所造成的环染已成为一个十分突出的问题，我国是一个污染相当严重的国家，据统计，目前微尘的排放量己达每年 2800 万吨，占了全世界总排放量的 25%以上。城市和工业区染更为严重，大大超过国家规定的排放标准，严重危害人民群众的身体健康，按照颁布的有关大气污染、防治的各个法规，排放物的浓度及粒径大小是一重要参数，由于排放的微粒其粒度很小(微、纳米数量级)。加上工业现场的恶劣环境(如高温)粉尘排放的监控和检测带来极大的困难。缺乏足够可靠、有效的粉尘排放的测量手段成为我国粉尘防护治理中的一个薄弱环节。1. 2 环境监测的现状和研究进展

心下沉透射法沉透射法[22]是将粉体微粒在液体媒质中的下沉速度转换为微粒粒度的度与粒度的关系：218()dgTHVpLηρ ρ==（2.量依次为 V：下沉速度，T：下沉时间，H：下沉距离， ρp：微粒密度η：液体粘性系数，d：微粒直径，g：重力加速度。粉体微粒分散在液体媒质中，加入容器后放进旋转盘，旋转盘连接离心下沉，微粒粒度不同，下沉速度不同，浓度也就随时间变化，经过光时间变化得到微粒下沉速度，其原理结构框图如图 2.8 所示[18]。

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本文编号：2738907