论文题目: 透散比法颗粒浓度测量方法与研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 测试计量技术与仪器
作者: 潘琦
导师: 王式民
关键词: 颗粒浓度,散射,透散比法,在线监测
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着工业的迅猛发展,大气污染已经成为一个日益严重的问题。CEMS系统即污染排放连续监测系统作为一种监控设备,可以连续,实时在线监测污染排放源排放烟气中的颗粒污染物,气态污染物的浓度和排放总量,以达到控制污染物排放总量的目的。研究颗粒排放物浓度实时在线检测的技术就显得日益重要。颗粒浓度检测的方法有很多种,在这些方法中,光学测量方法以它的检测快速,测量范围大,自动化程度高,可以在线检测等优点而日益受到普遍的欢迎。光散射是一种独特的自然现象,Mie散射是对于处于均匀介质中的各向均匀同性的单个介质球在单色平行光照射下的麦克斯韦方程边界条件的严格数学解。Mie散射计算繁琐,有很多不同算法,本文详细研究了一些主要的算法,并对各不同算法进行了测试,从中选择了最精确迅捷的方法来作为本文进行数值模拟的算法。本文对Mie散射的相关物理量分别做了数值模拟,分析了这些物理量在不同条件下的变化规律。并且针对工业测量现场的实际情况,特别对单颗粒以及颗粒群距离接收器远近对接收散射光信号的影响做了数值模拟,从中分析得出了工业测量现场光学窗口污染的影响问题。本文同时介绍了一种名为透散比法的基于散射积分和消光法的测量颗粒浓度的新技术,同时讨论了散射角的采集范围以及颗粒粒径分布对颗粒浓度测量的影响。在透散比法原理的基础,作者与他人合作设计了一套透散比法颗粒浓度测量仪,可以对工业现场的粉尘排放浓度,进行在线实时的监测。本文详细介绍了透散比法颗粒浓度测量仪的总体规划,机械设计,光电传感器设计,数据采集和处理控制系统设计。本文同时介绍了透散比法颗粒浓度测量仪的实验室标定,测量结果和实验标定结果都表明研究的测量方法正确可靠,研制的测量仪可以达到实时在线监测排烟颗粒浓度的要求,满足CEMS制定的标准。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 颗粒浓度测量的有关参数介绍
1.2.1 颗粒群的粒径分布
1.2.2 颗粒群的平均粒径
1.3 颗粒浓度测量方法介绍
1.4 颗粒浓度光学方法介绍
1.4.1 浊度法
1.4.2 MSEA 法
1.4.3 光脉动法
1.4.4 散射法
1.4.5 光学法总结
1.5 论文的主要研究内容
第二章 光散射理论
2.1 光散射概述
2.1.1 相关散射与不相关散射
2.1.2 单散射与复散射
2.2 有关光散射理论的几个基本物理量
2.2.1 介质折射率m
2.2.2 散射截面和散射效率因子
2.2.3 吸收截面和吸收效率因子
2.2.4 消光截面和消光效率因子
2.2.5 散射振幅函数和强度函数
2.3 MIE 散射理论
2.4 浊度和LAMBERT-BEER 定律
第三章 MIE 散射算法研究
3.1 概述
3.2 直接递推法[53]
3.3 对数微商法
3.4 连分式法
3.5 WISCOMBE 的改进算法
3.6 相邻项比值法
3.7 算法比较
3.7.1 软件平台介绍
3.7.2 计算 Q_(ext)和 Q_(sca)的五种方案介绍
3.7.3 计算 Q_(ext)和 Q_(sca)的五种方案结果对比
3.7.4 计算 π_ n, τ_ n的两种方案介绍
3.7.5 计算π_n ，τ_n 的两种方案时间性上的比较
第四章 MIE 散射的有关数值模拟
4.1 消光效率因子Q_(EXT)的数值模拟
4.2 吸收效率因子Q_(ABS)的数值模拟
4.3 散射强度函数I_1，I_2 的数值模拟
4.4 单颗粒距离远近对测量影响的数值模拟
4.5 颗粒群距离远近对测量影响的数值模拟
第五章 颗粒浓度的透散比法介绍
5.1 颗粒浓度的透散比测量方法综述
5.2 颗粒浓度的透散比法的数值模拟
第六章 透散比法颗粒浓度测量仪的机械及光电传感器设计
6.1 颗粒浓度CEM 系统简介
6.1.1 CEMS 的组成
6.1.2 CEMS 的技术要求
6.2 透散比法粉尘颗粒浓度测量系统总体设计
6.2.1 测量系统主要技术指标
6.3 测量系统机械系统设计
6.3.1 机械系统基本光路原理
6.3.2 发射装置和接收装置设计
6.3.3 机械系统的光路校准
6.3.4 窗口污染的防止
6.3.5 零点漂移和量程漂移的标定
6.4 光电传感器系统设计
6.4.1 光电传感器的基本原理
6.4.2 光电二极管电路设计
6.4.3 光电池电路设计
6.5 烟尘气测量系统
第七章 透散比法颗粒浓度测量仪数据采集和处理系统设计
7.1 通讯协议
7.2 数据采集系统设计[78]
7.2.1 数据采集系统硬件设计
7.2.1.1 单片机控制模块
7.2.1.2 模数转换模块
7.2.1.3 数模转换模块
7.2.1.4 LED 显示模块
7.2.1.5 继电器控制模块
7.2.1.6 通讯模块
7.2.1.7 电源监控模块
7.2.2 数据采集系统软件设计
7.3 数据处理控制系统设计
7.3.1 测量系统数据库
7.3.2 用户分级管理
7.3.3 系统设置
7.3.4 数据的处理、存储和显示
7.3.5 数据查询
7.3.6 校正操作
7.3.7 显示及打印数据报表
7.4 颗粒浓度测量仪实验室测试
第八章 颗粒浓度测量的实验标定
8.1 光电传感器的标定
8.2 零点标定和量程标定
8.2.1 测量系统第一次运转时的标定
8.2.2 测量系统正常运转时的标定[73]
8.3 参比标定
8.3.1 参比标定方法介绍
8.3.2 颗粒浓度测量仪的实验室参比标定
8.3.2.1 实验设备介绍
8.3.2.2 实验标定结果
8.3.2.3 实验结果分析
第九章 总结与展望
9.1 总结
9.2 缺憾
9.3 未来的方向
致谢
参考文献
发布时间: 2007-06-11
相关论文
- [1].粉尘浓度测量技术研究[D]. 刘小虎.西安工业大学2013
- [2].光散射颗粒物浓度测量仪特征参数的标定方法研究[D]. 于晓.南京理工大学2007
- [3].基于MIE散射理论的粉尘浓度测量研究[D]. 胡澄.苏州大学2007
- [4].光散射法测量颗粒尺寸和浓度的实验研究[D]. 陈刚.西安电子科技大学2007
- [5].散射法烟尘浓度在线监测仪器的可靠性和标定研究[D]. 张如飞.东南大学2005
- [6].在线排烟粉尘浓度检测系统的研究和开发[D]. 穆宁.东南大学2004
- [7].光散射法测量超细颗粒粒度的研究[D]. 张敏.天津大学2005
- [8].光后向散射法测量烟尘浓度的理论与实验研究[D]. 李霖峰.山西大学2006
- [9].粉尘浓度测量方法的研究[D]. 田贻丽.重庆大学2003
- [10].透射式光学粉尘浓度监测技术研究及应用[D]. 赵占龙.河北大学2004