粉塵顆粒光散射特性研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，粉塵顆粒的排放對(duì)環(huán)境污染造成了嚴(yán)重影響，因此對(duì)于粉塵顆粒的濃度、顆粒大小的測(cè)量技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。工業(yè)粉塵的成分多種多樣，以二氧化硅為主要成分的粉塵顆粒占有很大的比重，本文以球形二氧化硅顆粒為模型對(duì)其光散射特性進(jìn)行了研究。
　　本文首先給出了二氧化硅粉塵顆粒的折射率隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系，以氦氖激光器為入射光源，利用米理論研究了單個(gè)粉塵顆粒的光散射特性，計(jì)算了不同尺寸粉塵顆粒的散射強(qiáng)度，以及消光系數(shù)、散射系數(shù)隨尺寸參數(shù)的變

2、化。由于粉塵顆粒群的粒徑是非單一的，而是服從一定尺寸分布的，因此需要計(jì)算整個(gè)顆粒系光散射特性，本文假設(shè)粉塵顆粒系的尺寸分布服從伽瑪分布，計(jì)算了整個(gè)顆粒系的單次散射相矩陣，平均消光系數(shù)、不對(duì)稱因子等元素隨尺寸參數(shù)的變化。
　　利用蒙特卡羅方法研究了激光與粉塵的多次散射特性，計(jì)算了粉塵顆粒的散射光強(qiáng)隨粉塵濃度的變化曲線，計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)粉塵濃度高于16003mg/cm時(shí)必須要考慮多次散射的影響，以陶瓷工業(yè)為例，在生產(chǎn)過(guò)程中很多作業(yè)場(chǎng)所

3、產(chǎn)生的粉塵濃度都高于此值，因此對(duì)這些粉塵利用光散射法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，利用單次散射會(huì)引起很大誤差。
　　在利用蒙特卡羅方法進(jìn)行多次散射模擬時(shí)，假設(shè)入射光為無(wú)限窄準(zhǔn)直光束，即不考慮光束的形狀，若只考慮散射光隨角度的變化，這種假設(shè)可以推廣應(yīng)用到平面波入射的情況，研究了不同尺寸參數(shù)和光學(xué)厚度下粉塵顆粒反射和透射函數(shù)隨散射角的變化曲線，研究表明，光學(xué)厚度越大，反射越強(qiáng)，透射越弱；對(duì)于相同的光學(xué)厚度而言，粒子的尺寸參數(shù)越大，反射越弱，透射越強(qiáng)。<

4、br>　　由于激光光斑具有一定的分布，因此在研究了無(wú)限窄準(zhǔn)直光束為光源入射的基礎(chǔ)上，研究了高斯形和圓形激光束入射時(shí)，粉塵顆粒的多次散射特性，研究結(jié)果表明，反射函數(shù)和透射函數(shù)對(duì)激光光束的形狀敏感，對(duì)于相同的粒子有效半徑和光學(xué)厚度來(lái)說(shuō)，激光光束的束腰半徑越窄反射函數(shù)和透射函數(shù)隨徑向的能量越集中，反之則越離散，對(duì)于相同的粒子有效半徑不同光學(xué)厚度的粉塵來(lái)說(shuō)，光學(xué)厚度越大，反射光強(qiáng)越強(qiáng)，透射光強(qiáng)越弱，對(duì)于相同光學(xué)厚度，不同有效半徑的粉塵來(lái)說(shuō)，有效