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光散射法粉尘仪的改进

作　者: 戴昊
导　师: 卞保民
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 气溶胶光散射颗粒物质量浓度标定离散度相关系数
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

基于颗粒群光散射原理测量粉尘质量浓度的粉尘仪,以其测量精度高、性能稳定可靠以及实时非接触测量等诸多优点,在气溶胶监测领域得到广泛的应用。本文在课题组现有粉尘仪的基础上,对其结构和性能进行改进,自主研制了用于粉尘仪标定测试的标定装置。首先,简要介绍了单颗粒光散射的理论基础和计算公式,给出基于颗粒群光散射法测量气溶胶质量浓度的原理,为粉尘仪传感器的设计和改进提供理论基础。继而,提出现有粉尘仪设计上的一些不足之处。依据切割采样器的工作原理和设计方法,重新给出粉尘仪PM10、PM2.5、PM1采样器的尺寸；为提高采样率,改进了粉尘仪的采样结构,采样器与传感器的进气口竖直向上,且直接相连；优化粉尘仪传感器,提高信噪比,控制零漂。最后,自主研发了粉尘仪标定装置,用于粉尘仪的标定,可发生最高浓度达20mg/m3的均匀粉尘气溶胶。按照JJG846-93《光散射式数字粉尘测试仪检定规程》的要求,测试粉尘仪样机分别与TSI公司的AM510、DustTrack8530以及不同样机之间对不同气溶胶的响应,包括大气、烟尘和粉尘,分析了离散度、一致性及线性相关程度。同时还测试了样机、8530与国内先进测尘仪LD-5C这三台测量仪对烟尘的响应,研究他们的线性关系。通过测量仪的粉尘气溶胶测试,也检验粉尘仪标定装置的性能。本文的研究改善了粉尘仪样机的整体性能,完善了测试方法,提供相关测试数据,有助于对样机技术水平进行评价和完善。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1. 绪论  7-16
  1.1 引言  7-12
  1.2 气溶胶质量浓度的测量方法  12-14
  1.3 国内外光散射法气溶胶质量浓度测量仪的研究进展  14-15
  1.4 本文主要内容  15-16
2. 光散射法测量气溶胶质量浓度的原理  16-26
  2.1 球形颗粒的光散射理论  16-20
    2.1.1 Mie散射理论  16-18
    2.1.2 球形颗粒散射光通量的计算  18-20
  2.2 颗粒群光散射法测量气溶胶质量浓度的原理  20-25
    2.2.1 颗粒群光散射法测量原理  21-23
    2.2.2 粉尘仪传感器的设计  23-24
    2.2.3 粉尘仪的性能参数  24-25
  2.3 本章小结  25-26
3 粉尘仪的改进  26-34
  3.1 粉尘仪切割采样器的理论和设计  26-32
    3.1.1 切割粒径的确定  26
    3.1.2 切割采样器的选择  26-27
    3.1.3 常规冲击式采样器及设计原理  27-31
    3.1.4 采样器的设计参数  31-32
  3.2 采样方向与采样管道的改进  32
  3.3 光学传感器的改进  32
  3.4 粉尘仪零漂的改善  32-33
  3.5 本章小结  33-34
4 粉尘仪标定装置的研制  34-38
  4.1 GRIMM公司的干粉质量浓度标定塔  34-35
  4.2 自主研制的粉尘仪标定装置  35-37
  4.3 本章小结  37-38
5 粉尘仪的性能测试  38-49
  5.1 大气气溶胶测试  38-40
    5.1.1 大气气溶胶  38
    5.1.2 对大气气溶胶的测试  38-40
  5.2 烟尘气溶胶测试  40-44
    5.2.1 烟尘气溶胶的选择和发生方法  40-41
    5.2.2 对烟尘气溶胶的测试  41-44
  5.3 粉尘气溶胶测试  44-47
    5.3.1 标准粉尘  44
    5.3.2 对粉尘气溶胶的测试  44-47
  5.4 与国内同类粉尘仪的测试  47-48
  5.5 本章小节  48-49
6 总结与展望  49-51
  6.1 总结  49
  6.2 展望  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
附录  55-61
  附录一  55-58
  附录二  58-60
  附录三  60-61
  附录四  61

光散射法粉尘仪的改进

内容摘要

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