论文题目: 基于Mie散射的微粒浓度和粒度测试的理论与实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 测试计量技术及仪器
作者: 李亦军
导师: 周汉昌
关键词: 微粒,浓度,粒度,散射,光纤传感器
文献来源: 中北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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
论文目录:
1. 引言
1.1 污染的危害
1.2 环境监测的现状和研究进展
1.3 环境监测仪器生产及技术现状
1.4 环境监测及监测仪器发展趋势
1.5 我国发展环境监测仪器的政策措施
1.6 工业生产中微粒测试的必要性
1.7 国内外微粒测试的基本情况及发展趋势
1.8 我国微粒测试与国外的差距
2. 浓度、粒度测试技术综述
2.1 浓度测试方法
2.1.1 连续取样法
2.1.2 差分吸收光谱法
2.1.3 摩擦起电法
2.1.4 闪烁法
2.1.5 散射法
2.2 粒度测试方法
2.2.1 消光法
2.2.2 角散射法
2.2.3 衍射法
2.2.4 激光全息法
2.2.5 离心下沉透射法
3. 微粒的 Mie 散射理论
3.1 光的散射和吸收，消光
3.1.1 散射截面、吸收截面和消光截面
3.1.2 散射系数、吸收系数和消光系数
3.1.3 lambert-Beer 定律
3.1.4 Rayleigh 散射
3.2 散射类型及图像
3.3 Mie 散射的理论基础及参数
3.4 散射强度函数
3.5 微粒的角散射
3.6 微粒的体角散射
3.7 微粒的总散射
4. 散射系数计算及图像模拟
4.1 Mie 散射完整表达式
4.2 a_n 和b_n 的计算
4.3 π_n 和τ_n 的计算
4.4 计算实例
5. 浓度测试的理论基础与实验
5.1 浓度测试的理论基础
5.2 浓度测试实验系统
5.2.1 模拟烟囱
5.2.2 光纤传感器
5.2.3 电学系统设计
5.3 浓度测试实验结果
6. 粒度测试的理论与实验
6.1 粒度测试的理论分析
6.2 拟采用的标定方法
6.3 粒度测试技术方案
6.4 粒度实验室测试结果
6.4.1 实验系统及构造
6.4.2 电学系统设计
6.4.3 实验数据及处理
7 . 结论
附录一 第一类贝塞尔函数子程序
附录二 第二类贝塞尔函数子程序
附录三 效率因子计算数据
附录四 检测电路
参考文献
攻读博士期间已经发表和录用的论文
致谢
发布时间: 2006-06-27
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