基于称重法的烟尘浓度在线测量装置实现研究

为了改善传统基于滤膜称重法烟尘浓度测量装置操作繁琐、测量周期长、噪声大、不易进行实时在线监测的不足,提出一种结合PLC控制模块和改进机械结构的烟尘滤膜自动加载单元,选用高精度电子天平通过串口通信实现了烟尘重量自动测量,使用Win CC组态软件完成了机柜触摸屏的人机交互界面。该装置通过在太原大唐第二热电厂进行测试,并将测得的烟尘浓度进行了误差分析,结果表明该装置能够满足环保部关于烟尘浓度监测标准的要求。     

脉冲激光引信烟尘环境回波模拟计算方法

针对常用Henyey-Greenstein散射相函数(H-G散射相函数)在描述单个粒子前向及后向散射特性时的不准确性,提出将基于 T 矩阵法的散射相函数用于激光烟尘散射研究的方法。通过 T 矩阵法计算烟尘粒子单次散射特性,并提出基于离散散射相函数的散射角抽样方法,利用随机数描述多重散射的散射分布,结合光子的半解析接收方法,建立了激光引信在烟尘环境下发射及接收的理论模型。为验证理论模型的正确性,通过封闭烟尘环境实验室,对激光引信在实际烟尘环境下的接收能力进行测试,分析不同烟尘浓度及湿度条件对回波的影响,并与采用H-G散射相函数理论模型的计算结果进行对比。结果表明,随着烟尘浓度和湿度的增加,激光回波幅度也相应增大,且基于 T 矩阵散射相函数的回波仿真方法与实验结果更吻合,尤其是烟尘浓度较大的情况,实验与理论分析结果一致。     

微量样本中悬浮颗粒浓度的光纤检测装置研究

根据光的散射和透射理论,设计了一种用光纤检测微量样本悬浮颗粒浓度的装置.该装置采用了散射和透射两束光纤,且散射角度可调旨在寻找最优的测量角度.实验选用波长为785 nm的激光作为光源,在室温条件下,对酵母菌浓度测量进行了实验研究并用散透比和透射光两种方式处理数据.结果表明,酵母菌浓度为0～5%时,散透比与浓度呈近似线性关系;酵母菌浓度为5%～10%时,透射光与浓度呈近似线性关系,测量的误差范围小于土0.2%.该装置能实现微量样本的快速检测,在微机电系统(MEMS)领域具有较好的应用前景.     

光在不同浓度介质中散射传输的偏振特性分析

文中以典型偏振蒙特卡罗模型为基础,引入了一种介质浓度系数的表征方法,设计实现了一个光在不同浓度介质中散射传输的三维仿真系统,分析了引入浓度系数方法的可行性,并讨论了光在不同浓度介质中散射传输的偏振特性影响.仿真实验结果表明,文中方法实现了散射介质浓度的表征.散射介质浓度对斯托克斯矢量各分量强度和偏振度有着直接影响;斯托克斯矢量各分量的强度随散射介质浓度增加呈近似指数衰减;光在散射介质中传输后,偏振度随浓度系数变化总体趋势呈"倒N"型.     

光全散射法在城市扬尘在线监测系统中的应用

研究了光全散射法在大范围空间颗粒物浓度监测中的应用及实现。借助于结构设计和调制解调技术去除环境中背景光对光电转换的影响,为避免光源光强的波动对系统稳定性的干扰,采取光强反馈措施进行补偿。应用多波长消光法,结合Lamber-Beer定律和Mie散射理论,实现开放空间颗粒物浓度值的测量。将系统的计算结果和标准仪器进行实时对比,二者的Pearson相关系数为0.988 9,数据有较好的一致性,系统量程可达0~400 mg/m3,响应时间为1 min。为大范围空间颗粒物质量浓度的监测提供了一种快速、实时的手段。     

气溶胶质量浓度测量系统的设计与实现

为监测近地面气溶胶颗粒,设计了基于单粒子光散射法的气溶胶质量浓度测量系统。通过高速AD9656转换器与FPGA多通道采集卡对前端光学传感器输出信号进行采集,并由STM32微控制器结合分形反演模型完成气溶胶质量浓度的测定,测量结果通过无线模块传输至云端。实验表明：对于烟尘和空气样品,分形模型反演的质量浓度值与标准值吻合较好,拟合直线斜率分别为0.96257和0.90638,相关系数均高于0.99,表明本文提出的气溶胶质量浓度测量系统具有一定的实用价值。     

测量光纤特性的新方法——后向散射法

本文对测量光纤衰减的一种新方法——后向散射法作了综合评述。介绍后向散射法原理,实验装置和某些实验结果。讨论了光注入方法,检测系统、后向散射的机理,精度等。着重点是有关这种测量方法的近期发展。最后简要介绍径向散射法。     

硬盘盘片表面疵病检测装置的光学系统设计

为了检测硬盘盘片表面疵病的大小是否符合标准,设计了一种检测装置.采用光的散射理论,结合硬盘盘片表面疵病的粗糙度等级和实验结果,利用光照射到粗糙表面时发生的散射现象、散射光的特性以及散射模型建立的理论基础,对4种散射模型进行了分析和比较.并以混合型散射模型为基础,利用光学设计软件完成了该检测装置的光学系统设计.结果表明,混合型散射模型的散射角最大、散射能量密度最大,最适合用于反映硬盘盘片表面疵病造成的散射现象.     

基于离散偶极子近似生物细胞光散射研究

用离散偶极子近似（Discrete Dipole Approximation,DDA）对生物细胞的光散射特性进行数值模拟,分析讨论了基于生物细胞的相对折射率、散射截面、粒子直径等的光散射图像。分析表明,生物细胞的散射光强随着散射角度和相对折射率的增大而增大,散射的主要能量集中在10散射角以内。然后设计了用于分析悬浮生物细胞的光散射实验装置,并以悬浮的牛肾细胞作为实验样品,进行实验研究。分析结果显示,模拟数据与实验数据符合较好。为进一步研究生物细胞散射特性以及无损检测提供一种理论和实验方法。     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。