單粒子光散射法測(cè)量懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的理論模型及應(yīng)用.pdf

1、單粒子光散射法因具有測(cè)量速度快、精度高、重復(fù)性好及適用于在線(xiàn)非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)而在顆粒測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)，對(duì)單粒子光散射法測(cè)量懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的理論進(jìn)行了深入研究，取得的主要成果如下： 提出了與光散射信號(hào)計(jì)數(shù)通道對(duì)應(yīng)的顆粒平均質(zhì)量、等效球形顆粒數(shù)、單粒子光學(xué)等效直徑概念，這些概念揭示了顆粒物散射光信號(hào)幅度分布與質(zhì)量之間的內(nèi)在規(guī)律，從而建立了懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的理論模型，為應(yīng)用粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量的顆粒物電壓脈沖信號(hào)

2、幅度分布反演質(zhì)量濃度提供了理論基礎(chǔ)。 結(jié)合單粒子光散射法懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的理論模型，進(jìn)一步深入研究顆粒物散射光信號(hào)幅度分布與顆粒物形貌之間的關(guān)系，并考慮顆粒物的分形特征，提出了光散射等效截面分形維數(shù)的概念，給出了光散射信號(hào)計(jì)數(shù)通道中的顆粒平均質(zhì)量與對(duì)應(yīng)通道的電壓信號(hào)幅度之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)單粒子光散射法測(cè)量懸浮顆粒物質(zhì)量濃度算法有兩個(gè)待標(biāo)定的特征參數(shù)：靈敏度系數(shù)k和光散射等效截面分形維數(shù)α。 本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)

3、懸浮顆粒物質(zhì)量濃度反演算法中特征參數(shù)的標(biāo)定方法進(jìn)行了深入研究。分析了顆粒物質(zhì)量濃度反演精度與小樣本顆粒物的光散射等效截面分形維數(shù)αl之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)與反演誤差極小值對(duì)應(yīng)的小樣本顆粒物的αl不能很好地反映整個(gè)顆粒物的光散射等效截面分形維數(shù)α特征。通過(guò)分析顆粒物的α與小樣本的αl之間內(nèi)在聯(lián)系，提出小樣本的αl交集點(diǎn)是顆粒物的α最佳值的觀點(diǎn)，解決了特征參數(shù)的標(biāo)定問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在0.001～5mg/m3質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量的質(zhì)量

4、濃度值與標(biāo)準(zhǔn)參照儀器的測(cè)量值十分吻合。 本文將信息熵用于評(píng)價(jià)粒子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)通道的優(yōu)化問(wèn)題。提出了均勻和非均勻計(jì)數(shù)通道劃分法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明質(zhì)量濃度反演精度穩(wěn)定時(shí)非均勻劃分法所需的計(jì)數(shù)通道較少。利用信息熵計(jì)算發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)通道數(shù)相同時(shí)非均勻劃分法提取的顆粒物電壓脈沖信號(hào)幅度分布信息熵明顯較大，表明信號(hào)幅度分布信息熵大小決定了顆粒物質(zhì)量濃度反演精度的穩(wěn)定速度。 本文建立了一個(gè)較為全面的利用單粒子光散射法測(cè)量懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的理