激光消光法粉尘浓度在线测量系统的研发

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1、学校代码：８６１０２分类号ＩＴＫ３１３密级：公开ＵＤＣ：６２０学号！１３０４７４…．化也。．…‘処巧，知＇．ｉ．简雷霄脊圭南大嗦工程硕±学位论文激光消光法粉坐浓度在线测量系统的研发研究生姓名：函志伟导师姓名：束兆龙教授申请学位类别工程柿±学份巧予单份东巧大学工穂领域名称巧力工程论义答辩日期２０巧隻１１月２０日研究方向能源信息及自动化学份暢予日期２０巧月日答辩妾ａ会丰席抹中戍评阅人巧古宙２０１５年１１月２０日表菊扛參硕ｉ学位论文激光消光法粉尘

2、浓度在线测量系统的臟专业名務；动力工程研究生姓名；雷志伟导师姓名：荣兆龙體龙东南大学能源与环境学院中国？南京二〇—五年千一月．本论文得到Ｔ国家自然科学基金（Ｎｏ．５１３７６０４９），国家质量监督检验检疫总局科技计划项目（Ｎｏ２０１２ＱＫ１７６）资助ＳＴＵＤＹＯＦＭＥＡＳＵＥＭＥＮＴＳＹＳＴＥＭＦＯＲＤＵＳＴＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮＢＡＳＥＤＯＮＬＡＳＥＲＥＸＴＩＮＣＴＩＯＮＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ（Ｔｈｅｓｉｓ）ＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉ

3、ｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒ化ｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢＹＬｅ－ｉＺｈｉｗｅｉＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｆｎＺｈａｏ－．ＳｏｇｌｏｎｇａｎｄＰｒｏｆＸｕ－ｏｎ．ＣｈｕａｎｌｇＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｇｙＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮｏｖｅｍｂ巧２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，陈了文中特别加Ｗ标注和

4、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了巧意。研究生签名：賊作日期：兴畔＂印础东南大学学位论文使用授枚声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文培，可Ｗ采用影巧、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅Ｌ），可Ｊ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登论

5、文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。｜／｜研究法签名：师签名日期：反＾摘要题名：激光消光法粉尘浓度在线测量系统的研发姓名：雷志伟导师；宋兆龙，许传龙学校；东南大学正文；燃煤电厂产生的大量烟气是大气污染的主要原因么一。发展粉尘颗粒浓度监测技术一是解决大气环境粉尘污染问题的首要任务之。目前，，现有的紛尘颗粒浓度测量系统往往难（０相机和１＾＾？满足恶劣环境下在线监测要求。本文基于激光消光法原理，结合：£光纤成像技术一，研发了套横尘浓度在线测

6、量系统。首先，介绍了光散射基本理论ｅ，并在此基础上阐述了Ｍ散射理论、夫朗禾费衍射理论巧全散射理论。根据全散射法的原理和颗粒粒径分布画数，采用平均粒径和平均消光系数Ｊ，推导出了激光消光法的测量方程。该方法可ｌ＾ｌ直接求解颗粒的质量浓度，而且极大地简化了测量系统结构的复杂性。一其次，结合激光消光法的巧幢方程，研制了套基于ＣＣＤ和光纤成像的粉尘浓度在线测量系统。系统主要包括电源系统、发射光路系统、透射光采集系统、数掘处理系统及吹风装置。发射光路系统由激光器、空间滤波器、准直透镜和分束镜组成，实现激光的准直发射和杂散光的消除，

7、提高入射光束的质量。透射光采集系统利用光纤传像Ｄ一ＭＦＣ束和ＣＣ相机，实现光信号传输和采集功能。数据处理系统是套基于框架结构的应用程序，具有实时在线测量粉全浓度、显示透射光强度和浓度动态曲线图，并具有数据存储等功能。吹风装置则利用干净的压缩空气清扫光学窗口Ｗ及防止烟气进入测量系统。五个系统高度集成，提高了测量系统的抗干扰性和稳定性。最后，设计了粉尘发生装置用于测试紛尘浓度在线测量系统的性能。根捉ＣＣＤ相机的像素位深和激光器的输出功率，设定了相机最佳工作曝光时间，并分析了测量系统随机误差产生的因素。通过紛尘浓度测量结果与取样

8、称重法标定结果比较，表明：系－３统的零点漂移的范围约为１０？ｌ〇，在低浓度范围，在线测量系