保护环境是我国的基本国策,而对环境保护而言,烟尘颗粒排放物的浓度是具有重要影响的参数。目前有许多基于不同原理的烟尘测量方法和测量系统,为烟尘排放测试提供了强有力的手段。但目前广泛使用的测量方法普遍存在测量结果可信性不高、测量周期长、不能实现实时连续测量等缺点。随着对两相流动研究的深入以及准确测量和工业控制要求日益增长,进行烟尘颗粒浓度的在线测量已经势在必行。此外,非扰动测量也是越来越多工业场合所要求的。随着激光、光纤和计算机技术的发展,光散射法作为一类非常重要的实时非扰动测量方法,以快速、分辨率高、信息量大等优点日益受到重视。本文从Fraunhofer衍射理论的积分变换反演算法和基于颗粒粒径分布函数的平均值原理出发,提出了一种新的基于粒径平均值理论的激光烟尘颗粒浓度的测量方法。这种方法与目前常用的消光法(浊度法)比较,不需要预先获取颗粒的平均粒径就可以获得颗粒的体积浓度。根据此理论作者研究并开发了一套激光烟尘颗粒浓度自动监测系统。对透过烟道激光信号的实时测量,使用单片机和上位机对采样数据进行实时处理,实现对烟道烟尘浓度数据的实时在线监测,并投入实际的现场进行使用。标定是测量中最重要的一个环节,标定的有无、准确与否直接影响测量系统的测量精确性。本文所开发的监测系统可以进行实时在线的标定操作。综上所述,本文的具体内容如下:我国烟尘测试技术的现状:目前国内普遍采用的烟尘测量方法大致可以分为两种:离线监测和实时监测。离线监测反映污染物瞬时或短时间的排放状态,主要应用于环境监测部门对排放源的监督性监测和对连续测试系统的测量准确度进行评估、调校,包括林格曼法、预测流速法等;实时监测用于对固定源排放污染物做长期的、连续的监测,可以实时的反映污染物在某一时间的排放状况,主要有摩擦电法、消光法、射线法等。基于平均值理论的颗粒浓度在线测量方法的理论研究:根据消光法的基础原理,实际测量时透射光强和入射光强的比值称为透过率或浊度,我们必须知道颗粒的平均消光系数和平均粒径,才能从颗粒群的浊度求取颗粒的浓度。平均消光系数大多数场合可近似取为2,从平均值理论出发,根据颗粒的Fraunhofer衍射散射特性,可以得到一种不需要预先知道颗粒平均粒径的浓度测量方法。激光烟尘颗粒浓度自动监测系统的架构和组成:根据基于粒径平均值理论的激光烟尘颗粒浓度的测量方法,作者设计了激光烟尘颗粒浓度自动监测系统,包括光路原理机械实现子系统、单片机预处理子系统(8031、A/D、D/A等)和上位机数据处理、控制子系统(Delphi和Access2000)。整个监测系统可以实时在线对烟道内烟尘颗粒浓度进行监测,并对监测到的浓度数据保存、查询、绘制浓度曲线、报表打印等功能。此外,可以进行在线标定操作,保证监测浓度数据的测量精确性。