火災(zāi)煙顆粒與非火災(zāi)干擾顆粒光散射特性的研究.pdf

1、煙霧是火災(zāi)早期最重要的特征參量之一，火災(zāi)探測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的光電感煙探測(cè)技術(shù)正是基于煙顆粒的光散射原理進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)。對(duì)煙顆粒的光散射進(jìn)行模擬計(jì)算是研究火災(zāi)煙顆粒光散射特性的重要手段，目前對(duì)于火災(zāi)煙顆粒光散射的數(shù)值計(jì)算多采用球形或橢球模型，實(shí)際上，火災(zāi)煙顆粒的形貌與球形和橢球均存在顯著差異，煙顆粒的SEM圖像表明，煙顆粒具有近似分形的結(jié)構(gòu)。本文利用DDA方法計(jì)算了隨機(jī)取向的火災(zāi)煙顆粒分形凝團(tuán)以及同體積的球形顆粒的光散射Muller矩陣，并

2、對(duì)兩者的歸一化Muller矩陣元素隨散射角的分布進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：火災(zāi)煙顆粒分形模型和球形模型的歸一化矩陣元素F12(θ)/F11(θ)、F22(θ)/F11(θ)和F34(θ)/F11(θ)隨散射角的分布情況存在顯著差異；利用兩種模型的光散射矩陣元素F22(θ)/F11(θ)的差異，可以有效區(qū)分煙顆粒與球形干擾顆粒。
　　 現(xiàn)有的光電感煙探測(cè)器通過(guò)直接探測(cè)火災(zāi)中生成的煙顆粒散射光的光強(qiáng)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，容易受非火災(zāi)煙霧顆粒如水

3、汽、粉塵等干擾而發(fā)生誤報(bào)，其中粉塵是一種廣泛存在的誤報(bào)源。目前煙顆粒光散射特征的研究多針對(duì)單個(gè)凝團(tuán)，實(shí)際上煙霧是具有近似分形結(jié)構(gòu)、基本顆粒數(shù)N近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布、空間隨機(jī)取向的煙顆粒群。因此，煙顆粒群光散射的計(jì)算必須對(duì)煙顆粒凝團(tuán)的粒徑及空間取向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均。本文利用DDA方法計(jì)算了服從一定粒徑分布的隨機(jī)取向的煙顆粒群和粉塵顆粒的光散射Muller矩陣，比較了兩者光散射矩陣元素隨散射角分布的差異。結(jié)果表明：煙顆粒和粉塵顆粒的光散射Mul