Mie散射法测量矿井粉尘浓度技术研究

本文介绍了矿井粉尘测量的不同方法,系统阐述了Mie散射理论,对其理论公式的推导、以及各系数的获得,采用Matlab进行数据模拟,最后得出用Mie散射法对矿尘浓度测量的关系式,并显示其测量方法的优越性。通过对矿井粉尘测试系统设计,最终使用仪器对某矿井进行了实地数据测量,并且分析了对测量仪产生影响的因素,并阐述相关的解决方法。     

粉尘浓度测量的研究

介绍了利用光散射来测量粉尘尘粒的浓度的原理和方法。其中主要讨论了基于Lambert-Beer定律消光的方法来测量的原理和基于米氏散射(Mie theory)的方法进行测量的原理。并反比较了两种方法用于测量的情况。然后对于将实际粉尘尘粒按照服从一定分布模式(假设粉尘粒子服从Ros-in-Rammler分布)进行计算和将粉尘粒子看作是单一粒径的粒子群进行计算时的差别进行了分析比较。最后以煤粉为例，用计算机做了模拟分析和计算，用图形表示出了模拟结果。     

矿井粉尘浓度在线监测技术

解决在矿井监控中传统粉尘采样器不能满足在线监控粉尘浓度的问题,采用一台主机带多台分机的实时监测模式,将改进的数据融合算法应用到主机和分机中对粉尘数据进行实时处理.结果表明:改进的数据融合算法使粉尘传感器测量结果的误差得到了有效的控制;一台主机带多台分机分别计算测量参数的模式使矿井粉尘浓度测量实时性得到解决.该成果对煤矿井下粉尘数据在线监控具有一定的理论价值和实用意义.     

一种基于Mie散射的颗粒物浓度测量方法

 根据Mie 散射理论,采用连分式递推算法,进行了微粒散射的数值模拟。借助特殊函数库得出简化的Mie 散射理论的数值模拟方法,省去了推导的复杂性,同时提高了计算程序运算速度。利用水溶胶模拟大气溶胶进行光散射实验,采用三波长法计算得到各样本的平均粒径,根据消光定律模拟出微粒浓度与光强变化之间的关系,为空气中微粒浓度的测量提供了理论依据。     

基于几何光学近似模型的大气泡粒子散射光场分布计算

基于几何光学近似模型（GOM）对大气泡粒子散射特性进行了分析.针对散射角的多值问题进行了研究,并对不同三角函数的求解方法进行了分析,提出了一种基于tan（θp2）函数和MATLAB中的fsolve（.）函数的遍历取值的简便准确求解方法,计算了球形的大气泡粒子和水粒子的总散射光强分布、近场和远场散射相位分布,并与Mie理论计算进行了比对,计算结果与Mie理论计算吻合很好,验证了算法的正确性.     

基于CCD的粉尘质量浓度光散射测量系统

针对散射积分法测量粉尘颗粒质量浓度时,测量系统并不能满足角度积分上限为π和角度下限为0的固有缺陷,基于Mie理论数值计算散射光强的角分布,进而对质量浓度测量误差进行分析。利用电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)的高灵敏度、低噪声、线性度好等优点,研究并搭建一种基于CCD的光散射颗粒质量浓度测量系统,并通过已知孔径的小孔对CCD测量系统的角度分辨率和放大率进行校正,测试CCD的灵敏度及线性度。最后,利用已知粒径和质量浓度的样品对测量系统的准确性进行试验研究。研究结果表明:当散射角积分为0.03°~5°时,可满足质量浓度测量需要,测量相对误差小于15%。     

由Mie理论探讨大气能见度

大气中粒子对入射光的散射影响了大气的能见度,本文从Mie散射理论出发,探讨如何由Mie散射理论计算散射光强,从而分析不同天气条件下大气的能见度。     

生物组织散射相函数实验的研究

介绍了相函数在建立生物组织模型中的作用,分析了在测量生物组织散射相函数时存在的问题．利用Mie氏理论对不同偏振方向的偏振光被生物组织粒径范围内的单粒子散射后,在观测平面上的散射光强进行计算、比较得出结论：偏振光的偏振性对测量生物组织散射相函数的影响较大,通过实验方法获得精确的相函数时,要注意对所用实验光源偏振性的选择。     

火灾烟雾颗粒的光学散射特性研究

从理论和实验两个方面研究了几种常见的燃烧烟雾在不同波长激光下的散射特性。从Mie散射理论出发，比较几种Mie散射算法的优缺点，采用一种改进的连分式算法对火灾烟雾颗粒的散射光强分布进行计算，得出不同粒径大小和波长下光强分布图。结合理论计算，设计一套实验装置，测量并计算在不同角度下3种烟雾颗粒和面粉气溶胶散射光的相对光强比，实验测量值与理论计算值吻合较好。研究结果表明不同种类烟雾散射光相对光强比互不相同，火灾烟雾与非烟雾气溶胶差距较大，从而表明散射光相对光强比是区分不同烟雾特定的物性参数，为火灾烟雾探测技术发     

陶瓷厂房粉尘浓度检测仪的设计与分析

依据光强散射理论,采用后向散射法研制了一种新型陶瓷粉尘浓度检测仪.该检测仪利用新型光纤传感器分别检测不同浓度下的陶瓷粉尘样本浓度,通过实验得出了陶瓷粉尘浓度值与测量电压值呈线性关系.检测仪性能稳定、测量准确、性价比高,能够广泛应用于陶瓷生产中.     

水中微气泡激光散射场的特性

根据Mie散射理论研究水介质中微空气泡的光散射特性, 给出了散射强度分布、 散射光的偏振度与散射角的关系和前向散射光强与气泡半径的关系. 研究表明, 在一定波长下, 前向散射光强与气泡半径呈线性关系, 为空气泡的测量提供了理论模型.      

水介质中碳粒子Mie散射特性的研究

基于Mie散射理论,对水介质中碳微球颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了散射强度与散射角、散射强度与粒子半径以及光学截面与入射波长的关系.研究表明,粒子的前向散射占优势;在入射波长确定的情况下,粒子的半径越大,前向散射强度越强.     

粒子尺度对散射能量分布的影响

本文由Mie散射理论出发,计算了球形粒子的散射光强以及散射相位函数,并利用Matlab程序编程计算并画出了粒子对电磁波的散射能量分布情况,并分析了粒子尺度对散射能量分布的影响。     

红外区金属铜粒子散射特性的计算与分析

在文[1]的基础上,根据M.L.Aden和A.Kerker的Mie散射理论计算了金属铜粒子在红外区的散射特性,得到了散射截面、吸收截面以及散射强度的光谱,并详细分析了影响散射强度分布的因素。     

微球内部电磁场的Mie理论数值计算

采用Mie散射理论对平行光束与微球颗粒相互作用的内部场进行严格的描述并进行数值计算.对吸收性微球颗粒内部场进行数值计算时,如果粒径及折射率虚部较大,其径向函数会出现数据溢出,从而导致计算失败,得出不合理的计算结果.通过引进径向函数的变形,提出了一种克服数据溢出的算法,将径向函数的数值控制在合适的范围以内.通过数值计算得到了合理的结果,证明该算法克服了数据溢出,可以稳定地计算各种平行光照射下的微球颗粒内部场.     

C-H2O复合微粒子散射强度分布的计算

利用Aden和Kerker复合微粒子Mie散射理论计算C-H2O复合微粒子的散射强度分布函数,分析影响散射强度分布的因素,解释由其造成的大气温室效应,以及在光电对抗中的应用.     

C-H_2O复合微粒子散射强度分布的计算

利用 Aden和 Kerker复合微粒子 Mie散射理论计算 C-H2 O复合微粒子的散射强度分布函数 ,分析影响散射强度分布的因素 ,解释由其造成的大气温室效应 ,以及在光电对抗中的应用 .     

金属球形微粒光散射强度分布的分析与计算

根据Mie散射理论,分析计算了金属球形微粒子的光散射特性.分析结果表明,尽管金属球形微粒子的散射特性类似,由于前向散射对波长的依赖性,采用不同的波长和采用前向散射时仍能将不同的金属加以区分.     

平面波入射下带电椭球体的内外场强分布

颗粒内部场强决定了粒子散射场强度及其对入射电磁波的吸收作用.借助椭球面的等效球面微元半径及带电球体粒子的Mie散射理论讨论了平面波入射下局部带电椭球体内外场强分布,并与不带电椭球粒子的结果进行了比较.数值结果表明:颗粒表面电荷显著改变了颗粒内外电磁场的分布规律及其强度,从而影响粒子的电磁散射性质.     

对流层与平流层大气气溶胶微粒子的激光散射特性

根据Mie散射理论, 计算大气气溶胶主要微粒子的光散射光学截面和散射强度分布. 结果表明, 对流层和平流层中的微粒子在不同波段和粒径下, 对光的散射能力不同. 并模拟了散射场传播形成的彩色环, 衍射彩色环包含了粒子的尺寸和光学特性信息. 