基于激光散射的焊接煙霧粒徑測量的研究.pdf

1、光線在均勻介質中是按直線傳播的，但當其通過不均勻介質時，會發(fā)生散射，即光線偏離其直線傳播方向的現(xiàn)象。光散射是由吸收、衍射、反射、透射與折射等共同作用的。激光散射法是一種先進的顆粒粒徑測量方法。這種方法具有不干擾、不接觸流場和粒子場、測量的粒子尺寸范圍寬、光電轉換響應時間短、分辨能力較高的優(yōu)點。散射方法由于采用激光這種強相干光源，從而得到很大的發(fā)展。在數(shù)據(jù)處理方面，可采用電子計算機。因此，激光和計算機相結合，成為現(xiàn)代光學測試方法的特點。

2、 嚴格的光散射理論是將光波看作電磁波，在一定的物體形狀和尺寸所決定的邊界條件下，對顆粒內部和外部區(qū)域的Maxwell方程求解。Mie理論即是在這種情況下對均勻球體在平面單色光照射下求得的嚴格解析解。 本文所進行的激光散射測量實驗是基于Mie散射理論進行的。該理論適用于粒徑小于10μm范圍的任意顆粒。在Mie理論的完整公式中，嚴格地給出了不同尺度、不同折射率的粒子的散射特性。基于該理論，本文用He-Ne激光器、光電倍增管、示

3、波器、光學透鏡等建立了一套適于激光散射的實驗光路裝置。同時，考慮到Matlab數(shù)值計算軟件的強大計算功能，將Mie理論的計算公式進行Matlab變換，編譯出可用于進行Mie散射計算的Matlab函數(shù)。 為了探究焊接電弧空間微粒的粒徑及其分布特點，本文從焊接模擬煙霧著手，利用所構建的激光散射光路裝置，進行標準顆粒和焊接模擬煙霧顆粒的激光散射實際測量。把實驗測量到的標準粒子和焊接模擬煙霧的散射信號電壓值代入編好的Matlab程序中，