胡倩[1]2014年在《基于激光差分探测的粉尘浓度检测技术研究》文中指出粉尘作为重要污染源,严重污染着大气环境质量和人类的生命。粉尘颗粒浓度的监测已经显得越来越重要,相关部门正在开发研制高精度的检测仪器。本文围绕粉尘颗粒浓度检测问题开展基于激光差分探测的粉尘浓度测量方法研究,同时考虑适当的散射模型,以实现对粉尘浓度的准确测量。本文的研究包括以下内容：介绍了粉尘颗粒浓度检测系统的组成,分析了激光在粉尘颗粒中传播的衰减原理。设计并实现了基于激光差分探测的粉尘浓度检测系统,并且对测量系统中的关键参数进行了分析设计与选择。运用米散射理论和辐射传输理论的蒙特卡罗方法分析了大气中的粉尘颗粒的物理特性以及激光在粉尘中的散射特性和吸收特性,建立了随机分布的粉尘颗粒介质中的激光多重散射和吸收理论模型,获取了粉尘颗粒的尺寸分布参数、粒子数密度与光强衰减的关系。通过分析粉尘颗粒浓度与气溶胶颗粒的散射及光谱吸收特性参数,获取最佳探测波长。最后在理论研究基础上,采用激光差分探测技术,通过实时检测粉尘颗粒由于散射及吸收造成的光学衰减,结合理论研究的成果,验证了整个检测系统的可行性,以及根据实际的检测结果与理论模型计算的结果所做的对比,进一步优化算法,从而实现对大气环境下粉尘颗粒浓度的准确测量。论文中所设计的粉尘颗粒浓度的检测系统,结构简单,测量精度高,可以不改变悬浮粉尘的物理性质和化学性质,从而实现自动的连续的检测空气中所含悬浮粉尘的浓度。该研究成果也适用于其他行业现场对悬浮颗粒物的实时检测。
秦智聃[2]2013年在《基于CFD对建筑业粉尘浓度的计算及防护管理研究》文中进行了进一步梳理尘肺病是建筑业中普遍存在的一种职业病，尤其是矽肺病，一旦感染便无法根治，只能慢慢的等待死亡，严重危害着工人的生命健康。因此，粉尘治理及尘肺病的预防是建筑业中一个非常重要的环节。本文通过国内外相关文献及建筑工地的实地考察和粉尘样本采集，总结出了建筑业中高浓度粉尘工序，同时本文提出了工作场所安全工作区域这一概念，这为建筑业中的工人在从事相关工序时提供了数据参考，充分了解自身周围粉尘浓度情况，从而结合有效的粉尘防护措施保护自身安全，意义深远。通过一系列的问卷调查及建筑工地现场访问，本文总结出了建筑业中常见的高浓度粉尘工序，主要包括开挖、岩石钻破、建筑废弃物清理、土钉和锚杆、水泥搅拌、切割、打磨、混泥土钻破、人工清拆和机械清拆等，工人在从事这些工序时应该特别注意，加强防护。同时，针对各高浓度粉尘工序，在施工现场采集粉尘样本，经实验分析得出其各自样本的呼吸粉尘浓度及矽尘浓度，这些实测数据无论是对个人还是单位都具有非常重要的参考价值，经SPSS统计分析验证，这些数据还具有一定的规律性，即服从对数正态分布。利用FLUENT计算流体力学软件对高浓度粉尘工序工作场所仿真模拟。由于工序较多，不可能一一进行模拟，本文以岩石钻破工序为例，在GAMBIT中创建与之对应的网格模型，并设置边界条件，文中采用湍流及气固两相流的离散相模型（DPM）。借助FLUENT进行复杂的数值计算，得出粉尘浓度沿程分布情况，并以图形的形式直观的展现出来，然后结合国内外工作场所粉尘浓度浓度允许限值来确定安全工作区域。同时，提出了一系列的粉尘防护管理措施可供建筑单位和工人参考，尽可能的避免尘肺病的发生。
王娇[3]2015年在《基于无线传感器网络的粉尘浓度检测系统研究》文中指出粉尘对人类的生产生活有着至关重要的影响,与粉尘有关的工作例如煤矿,铝粉厂,面粉厂等常常是在受限空间内进行,这类工作环境,特别是在粉尘浓度超标的情况下,严重威胁着作业人员的身体健康；另一方面,粉尘浓度的控制对工业生产也影响巨大。粉尘造成危害的重要原因多半是其浓度分布不均或超标造成的,因而采取措施准确测量粉尘浓度具有及其重要的意义。粉尘与空气属于气-固两相流范畴,对粉尘浓度在线准确的测量,需要更加稳定可靠的方法,这对粉尘浓度的测量系统提出了新的要求。本文在前人研究的基础上,提出了采用电容传感器测粉尘浓度的的原理,并结合无线传感器网络的优势,实现了一套基于无线传输模块CC2530 ZigBee协议的用于检测粉尘浓度的无线传感器网络方案,文中分析了有限元法在静电场模拟方面的优势,使用ANSYS软件对螺旋式电容传感器进行建模,并进行叁维优化设计,仿真结果表明优化后的传感器能克服电容对流型分布敏感的问题；并结合无线传感器网络传输形式,搭建无线传感器网络粉尘浓度测量平台,该网络由一个协调器节点与若干个传感器终端节点一起,构成一个星型网络,为了准确达到对特定区域进行粉尘浓度检测的目的,研究了基于最小二乘法的多传感器节点的数据拟合算法。最后对实验数据进行了曲面拟合,以直观的图形反映出待测粉尘区域的粉尘浓度分布情况,以及各个采集点的粉尘浓度随时间的变化关系。实验结果得到了分布区域的粉尘浓度变化规律,证明了该套方案的可行型,并在实时性、准确性、以及检测规模上具有极高的优势。
孙朝娟[4]2012年在《光纤环形腔衰荡光谱技术在粉尘测量中的应用研究》文中指出工业生产过程不仅提供给了人们所需要的产品，同时也产生了各种各样的有毒有害的粉尘。研究表明，过去一个世纪里大气中的粉尘含量比以前增加了两倍以上，这种显着的变化影响了全球的气候以及生态系统。而且有报道说大气中的颗粒物质和死亡率有一定的关系。因此，急需一种能够实时、在线、快速、高灵敏度的监测技术来监测粉尘的消光系数和浓度。光纤环形腔衰荡光谱技术是在光纤传感技术和腔衰荡光谱技术的基础上发展起来的一种高灵敏度的测量技术。本文在做了大量调研工作后，结合粉尘测量的研究现状，为了提高粉尘测量的精度，首次将光纤环形腔衰荡光谱技术应用到粉尘测量领域。首先，在研究中经常都把粒子近似看成是单分散的球形粒径，而大部分粒子形状并不规则，一般采用粒径的平均直径值来进行计算。因此介绍了几种常用的分布函数和平均粒径的算法。分析了入射光与粉尘粒子的相互作用，引用Beer-Lambert定律推导了光纤环形衰荡腔测量中需要的参数，介绍了光纤环形腔衰荡光谱技术的传感原理，利用掺铒光纤放大器的增益特性，使系统在平衡状态下根据腔内光功率总损耗自适应调节增益，使粉尘浓度和消光系数为衰荡时间的单变量函数。其次，构建了基于光纤环形腔衰荡光谱技术的粉尘浓度测量系统，详细介绍了系统的构成器件，重点分析了掺铒光纤放大器很难实现波长1550nm附近的稳定的增益补偿，因此在此基础上设计了光自动增益环路来实现对掺铒光纤放大器的增益控制。最后，先模拟分析了粉尘粒径、折射率、入射光波长对消光效率参数和衰减系数的影响。然后以聚苯乙烯和玉米粉尘为测量对象进行了实验研究。测量了波长在1550nm不同粒径下的聚苯乙烯微粒的消光系数，和Mie模型计算值进行了比较，测量了波长1550nm粒径为7.6μm的玉米粉尘的质量浓度与现有的粉尘测量仪进行了比较，实验结果验证了该系统的可行性和优越性。
许玉凤[5]2007年在《基于光度计法的粉尘质量浓度测量系统的研究与开发》文中研究指明光度计粉尘质量浓度测量法具有快速、简便和能够连续测定等特点，是目前广泛采用的一种粉尘质量浓度测量方法。本论文研究并开发一套基于光度计法的粉尘质量浓度测量系统。本文工作主要包括：首先，深入地调研了光度计法粉尘质量浓度测量的原理，为本论文设计的系统提供理论依据。进而设计光度计法的粉尘质量浓度测量系统。通过对光电传感器的改进，降低了传感器的成本并降低了测量结果的漂移；通过对光电二极管和运算放大器的精心选择，设计了符合光度计粉尘质量浓度测量的信号采集电路；用价格低廉且通用的89C52单片机系统实现了采样信号到粉尘质量浓度的转化；对激光驱动电源的调制，大大改善光度计法的粉尘质量浓度测量系统的信噪比。最后用TSI公司的AM510对本课题设计的粉尘质量浓度测量系统进行比对和标定，结果表明：本课题设计的光度计法的粉尘质量浓度测量系统能达到很好的测量效果，本系统的粉尘质量浓度值与相应的AM510测量值的偏差在±10％以内。本系统的粉尘浓度测量范围是0～20mg／m~3。本论文的研究成果大大地降低了光度计法粉尘质量浓度测量仪器的成本，为大气污染防治工作提供了一类可以广泛使用的仪器。
李俊祥[6]2016年在《基于多传感器的粉尘浓度测试技术研究》文中提出随着现代工业进程加快,伴随而来的大量粉尘会对人体健康、安全生产产生诸多影响,粉尘进入人体肺部会造成不可逆转的损伤,对人的操作视线造成影响。精密仪器长时间暴露在粉尘浓度过高环境下运行也会对其使用寿命产生很大影响,使其磨损速度大大增加,更为重要的是,在密闭的厂房中作业,粉尘浓度超过警戒值或遇到明火就会有燃烧和爆炸的危险,因此在生产生活中快速、精确的检测粉尘浓度的方法,就成了人们迫在眉睫需要面对的首要问题。多传感器数据融合主要指将多个传感器所测量数据进行处理,融合之后可以得到较原数据更能够反映真实情况的结论。数据融合的目的是通过对整体的数据配合而不是检测信息中的任何个体数据来得到一个更能反应当前实际情况数据,利用多传感器检测系统配合或独立检测的优势,提高整体系统的可操作性与检测精确性,消除单个传感器的检测时由于环境等一些列原因所造成影响的局限性。多传感器数据处理在军事领域、工业检测、农业传感、医疗系统、金融监测系统、交通管制系统、空中交通管制系统等各个方面都有良好的应用。本文根据前人研究的基础上,提出了采用光透射法、电容法、电荷法等叁种基于不同原理的测量方法为一体,结合了多传感器的信息融合处理方法在对多个传感器数据汇总、处理方面的优势,实现了针对基于叁种不同原理传感器,对同一时间、同一区域粉尘为对象的测量方案。文中分别对叁种测量方法进行了深入研究,对其优缺点归纳比较,介绍了各自的检测原理、传感器选择以及放大电路的工作方法,同时对传感器信息融合原理及其方法进行介绍,基于此为本方案选择了所需要的基于最优加权融合算法进行简单介绍。最后对实验数据进行验证,实验结果得到了待测区域的粉尘浓度的测量值,与已知浓度值进行比较后证明了该套方案的可行型,并在可操作性与准确性上能够体现其优势。
刘小虎[7]2013年在《粉尘浓度测量技术研究》文中研究指明伴随着我国工业化进程的加快,工业粉尘的排放也日趋增多,由粉尘污染导致的环境问题也越来越严重。为了实现对环境保护的目的,需要对工厂排放的粉尘颗粒的浓度进行监测。目前国内外测量粉尘浓度的方法各式各样,但是大致可以分为两大类：即基于取样的方法进行测量和基于非取样的方法进行测量。随着科学技术的快速发展,非取样方法中利用光电的方法进行浓度测量的优点已经越来越突出了。目前,人们所用的光电测尘方法中大多数是利用Mie散射的原理进行测量的,即光散射的方法。光散射的方法在测量低浓度粉尘时效果较好,但是在粉尘浓度较高时,它便无法得到较好的测量结果。为了解决散射法无法很好测量高浓度粉尘的问题,本文通过研究分析,提出了利用基于朗伯-比尔定律的光透射法。文中利用消光理论,推导出粉尘质量浓度的计算公式,给出了利用光透射法进行测量的系统整体方案,并提出利用双光束差分探测原理以降低对光源稳定性的要求。文章利用计算机模拟的方法,对测量系统中关键参数进行了分析研究,并对模拟后得到的数据进行了分析、处理。研究了测量时如何选择光源波长和吸收层厚度等,以及它们对测量浓度结果的影响。然后给出了测量系统各个模块的电路设计,并对各个模块关键器件的选取进行了深入研究和比较。最后,文章进行了光透射法测量浓度的烟尘实验,研究了在烟尘浓度变化相同的情况下,分别取不同波长和不同吸收层厚度,测得透射光强对应的电压信号的变化规律,实验现象符合理论分析。另外又进行了光透射法测量浓度的粉尘实验,文中列出了部分测量数据。实验结果表明：该文所提出的用光透射法测量粉尘浓度的方案是切实可行的,具有广阔的实际应用前景。
田贻丽[8]2003年在《粉尘浓度测量方法的研究》文中研究说明现代工业生产中，粉尘浓度测量已经越来越重要，在许多行业中它都占有相当重要的作用。目前国内外测量粉尘浓度的方法各式各样，但是大致可以分为两大类：即基于取样的方法进行测量和基于非取样的方法进行测量。随着科学技术的快速发展，非取样方法中的利用光电的方法进行浓度测量的优点已经越来越突出了。目前，人们所用的光电测尘方法中大多数是利用的朗伯－比尔定律消光的方法，即透射的方法。光透射的方法在测量高浓度粉尘时效果较好，但是在粉尘浓度较低时，它便无法得到较好的测量结果。为了解决透射法无法很好测量低浓度粉尘的问题，本文主要研究了基于光散射测量粉尘浓度的方法，该方法能解决上面的低浓度测量时的问题。文中利用Mie散射理论，推导出通过计算一定散射角度的散射光强来计算粉尘浓度的测量方法。并且在文中将该方法与前面所讲的光透射的方法进行了比较。文章还对测量单粒径尘粒和具有尺寸分布尘粒的两种情况进行了计算机模拟。并对模拟后得到的数据进行了分析、处理，研究了测量时散射角度对测量浓度结果的影响，以及测量角度的选取问题。文中根据衍射法求取平均粒度的方法，提出了用两个不同散射角的散射光强比求取平均粒度的方法，解决了衍射法测平均粒度的缺点。并且，经过大量的计算，分析了这种利用散射的测量方法在不同粒径范围的情况下测量角度的选取。然后本文还分析了将具有尺寸分布尘粒的浓度测量按单一粒径尘粒进行近似测量的计算情况，并比较了它们在不同粒度、不同测量角度、不同分布参数情况下的差异。对于小粒径的情况，测量角度相对要选大些较好。对于低浓度的情况，测量角度也较大为好。最后，文章进行了测量系统的设计，对测量系统的光路部分、电路部分中的微信号放大电路进行了设计。并进行了光散射法测量平均粒径和浓度的实验以及放大电路实验。文中列出了部分测量数据。实验结果表明：该文所提出的用光散射法测量粉尘的方案是切实可行的，它具有广阔的实际应用前景。
徐世凡[9]2014年在《烟尘浓度空间分布规律研究》文中指出改革开放以来中国经济进入了一个快速发展的阶段,工业现代化进程进一步深化,生态破坏和环境污染也进一步加剧。由烟尘所带来的大气污染和社会问题也日趋严峻。为了减少环境污染和减轻社会危害,对烟尘空间分布规律的研究有很重要的科学意义和应用前景。本文主要研究内容是对火灾、矿业事故、爆炸事故、毒物泄露等突发性高危害性大的安全事故以及大气环境质量进行烟尘浓度空间分布的研究。主要是通过基于FPGA的数据采集系统采集浓度信息,利用FLUENT流体力学软件对粉尘浓度分布进行模拟仿真,FLUENT仿真结果与粉尘浓度采集系统采集数据进行分析对照,以此来分析总结烟尘浓度的空间分布规律,为工程测量提供数值依据,掌握烟尘在火灾现场的蔓延规律。本文通过研究国内外不同粉尘浓度的测量方法并比较各自优缺点,选用光透射法的测量原理来设计粉尘浓度测量系统。粉尘浓度测量系统分为前端光电探测模块和后端FPGA粉尘浓度采集模块。前端光电探测模块是基于消光法的测量原理来设计,在粉尘浓度探测测量过程中把粉尘浓度信号转换为电压信号传递给后端FPGA粉尘浓度采集模块进行信号采集与处理。为了提高测量精度,提高系统的抗干扰能力,采用双光路差分法设计前端粉尘浓度探测电路。为了减少测量过程中的工作量,保证浓度采集效率的高效性及提高采集的可操作性,完成了对粉尘浓度机械测量结构的设计。本文在进行大量相关的理论研究与现场实验的基础上,对所得到的数据进行处理分析,通过理论分析与实验数据相互验证掌握烟尘浓度的空间分布规律,为火灾、矿难、爆炸等安全事故预警与救治以及大气环境质量的监测提供了理论基础和实验依据。
张娜[10]2012年在《高炉煤气粉尘浓度高精度测量系统的研究》文中进行了进一步梳理目前，中国90%以上的高炉都采用湿法工艺对煤气进行回收利用，经过除尘净化后，煤气的粉尘浓度一般比较低；而且高炉煤气属于易燃易爆气体，CO等有毒气体含量高，使得在常规测量时采样口的开设、密封具有很大难度。基于上述特性，高炉煤气的粉尘含量测量装置与其他烟道气体中含尘量的测量装置有着显着区别。现有的粉尘含量测量装置中，传感器测量精度一般比较高，但是它存在零点漂移，校正比较繁琐的缺点；滤筒等速采样装置虽然操作简单，但是测量成本太高，且对低浓度粉尘的测量精度不高。因此，需要研制一种适用于低浓度高炉煤气的粉尘含量测量装置，以解决上述难题。本文首先对纤维过滤机理进行了分析，总结出了粉尘过滤过程中所受作用力的过滤效率公式；其次，分析了在测量过程中必须采用等速采样理论的原因，并详细的阐述了这一机理以及非等速采样造成的误差，为试验研究提供了理论基础。通过对粉尘浓度进行测量，得到了滤膜厚度、纤维直径、粉尘平均粒径和采样时间这四种不同因素对测定结果的影响。结果表明：滤膜的厚度对测量结果影响不大；在一定范围内，测量装置的收尘效率与滤膜中的玻璃纤维直径成反比，而与所测粉尘的平均粒径成正比，研究测量装置对粒径为10μm左右的粉尘有很高收集效率；还确定了采样的最佳时间为5min。在相同的试验条件下，通过滤膜等速采样装置和滤筒等速采样装置的重复性试验和滤膜等速采样装置不确定度的理论计算，可以得出：在这叁种不同的工况条件下，滤膜等速采样装置的重复性要明显好于滤筒等速采样装置，其不确定度仅为0.73mg/m3。研究表明，通过叁种测尘装置在不同方面的比较，显示了本研究提出的粉尘浓度测量装置有着明显的优越性。该装置使用玻璃纤维滤膜作为收尘滤料，不仅成本低，可以快速、精确地测量煤气中低浓度粉尘含量，而且适用广泛，操作简便、重复性好，能够很好的应用到工业现场测量
参考文献：
[1]. 基于激光差分探测的粉尘浓度检测技术研究[D]. 胡倩. 西安工业大学. 2014
[2]. 基于CFD对建筑业粉尘浓度的计算及防护管理研究[D]. 秦智聃. 重庆交通大学. 2013
[3]. 基于无线传感器网络的粉尘浓度检测系统研究[D]. 王娇. 西安工业大学. 2015
[4]. 光纤环形腔衰荡光谱技术在粉尘测量中的应用研究[D]. 孙朝娟. 燕山大学. 2012
[5]. 基于光度计法的粉尘质量浓度测量系统的研究与开发[D]. 许玉凤. 南京理工大学. 2007
[6]. 基于多传感器的粉尘浓度测试技术研究[D]. 李俊祥. 西安工业大学. 2016
[7]. 粉尘浓度测量技术研究[D]. 刘小虎. 西安工业大学. 2013
[8]. 粉尘浓度测量方法的研究[D]. 田贻丽. 重庆大学. 2003
[9]. 烟尘浓度空间分布规律研究[D]. 徐世凡. 西安工业大学. 2014
[10]. 高炉煤气粉尘浓度高精度测量系统的研究[D]. 张娜. 燕山大学. 2012