博士論文-基于mie散射的微粒濃度和粒度測(cè)試的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

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1、博士學(xué)位論文基壬絲曼趑射的絲整邃廑塑粒廑凰邀昌到選讓量撞苤壁健器月日§?一日 微粒測(cè)試是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的技術(shù)。由于自然界多數(shù)固體物質(zhì)都是以微粒的形式存在：天然物質(zhì)如土壤、泥沙、大氣粉塵、谷物面粉、蔗糖等；人工物料如煤粉、催化劑、水泥、化肥、顏料、藥品等，故與微粒測(cè)試和應(yīng)用有關(guān)的技術(shù)在環(huán)保、石化、醫(yī)藥、化工、煤炭、海洋、水利、冶金、建材、地質(zhì)、食品等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。 方案，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性和實(shí)踐應(yīng)用的可行性。 ???????????????????????瑃???????????????????????????????????????????甌? ????

2、???，???????????????．??? ?辟足礦篇一類貝塞爾函數(shù)和漢克爾函數(shù) 皇?弧??：呈導(dǎo)師簽名：—?斕祭風(fēng) 言??年?月?曰太原日?qǐng)?bào)頭版顯著位置刊登了“太原市大氣顆粒物來(lái)源解析研究”簡(jiǎn)單地講，微粒就是微小的物體，是組成粉末的能獨(dú)立存在的基本單元，是分隔狀態(tài)下的液體、氣體或固體，越來(lái)越多的與微粒相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研領(lǐng)域出現(xiàn)。微粒對(duì)人體的健康的危害程度和微粒的大小及組成有關(guān)。微粒越小，懸浮在空氣中的時(shí)間越長(zhǎng)，它們進(jìn)入人體肺部后停滯在肺部及支氣管中的比例越大，危害越大。小于??微米的微粒能在空氣中作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入肺部并附著在肺細(xì)胞的組織中，的微粒直徑大多小于??微米

3、，而且數(shù)量比汽油機(jī)高出?～?倍，成分更復(fù)雜，因而柴油機(jī)的微粒排放相對(duì)更大。隨著現(xiàn)代城市的迅速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)塵埃已經(jīng)成為一種危及環(huán)境和人類健康的污染物。流行病學(xué)家對(duì)塵埃進(jìn)入人體后的機(jī)理進(jìn)行研究后指出，人們?cè)诤粑鼤r(shí)，每次大約要吸入?萬(wàn)個(gè)浮游微粒。這些微粒進(jìn)入人的身體后，可以一直進(jìn)入肺部深處，并作為經(jīng)常性刺激物留在那里，成為難以消除的病灶，它會(huì)導(dǎo)致發(fā)生炎癥，產(chǎn)生黏液，使人呼吸困難，甚至導(dǎo)致死亡的發(fā)生。除此之外，浮游微粒還可以向肺部傳送化學(xué)污染物，包括有破壞性的酸性物質(zhì)和鐵等金屬。而且在傳送過(guò)程中，可以加速一種叫做游離基的有害物質(zhì)的產(chǎn)生，進(jìn)一步加劇了有害物質(zhì)對(duì)人體的危害程度。圖??為我國(guó)二氧化硫和氮

4、氧化物的排放情況。 圖??我國(guó)二氧化硫和氮氧化物的排放??環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀和研究進(jìn)展??多個(gè)，其中環(huán)保系統(tǒng)??多個(gè)監(jiān)測(cè)站，行業(yè)監(jiān)測(cè)站??多個(gè)。國(guó)控的空氣質(zhì)量監(jiān)輻射監(jiān)測(cè)網(wǎng)、區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)等。 ??環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀產(chǎn)品產(chǎn)值的??％。環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的主要產(chǎn)品是各種水污染和大氣污染監(jiān)測(cè)、噪聲與振動(dòng)監(jiān)測(cè)、放射性和電磁波監(jiān)測(cè)儀器。我國(guó)生產(chǎn)的煙塵采樣器、煙氣采樣器、總懸浮微粒采樣器、油份測(cè)定儀、污水流量計(jì)等環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占有很大比例。國(guó)產(chǎn)大型實(shí)驗(yàn)室用原子吸收、紫外可見(jiàn)分光光度儀、氣相色譜儀等監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)控制技術(shù)采用程度較低，關(guān)鍵零部件尚依賴進(jìn)口。??環(huán)境監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)儀器

5、發(fā)展趨勢(shì) ??我國(guó)發(fā)展環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的政策措施展提供準(zhǔn)確信息的重要保證，國(guó)家鼓勵(lì)研制開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)國(guó)家所需的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備。 的成套技術(shù)的監(jiān)測(cè)儀器，鼓勵(lì)引進(jìn)國(guó)外的關(guān)鍵技術(shù)，合資生產(chǎn)，再逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。??工業(yè)生產(chǎn)中微粒測(cè)試的必要性水利、冶金、建材、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、食 量，對(duì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和增強(qiáng)人民健康具有重要意義。??國(guó)內(nèi)外微粒測(cè)試的基本情況及發(fā)展趨勢(shì)但絕大多數(shù)測(cè)試不論是氣體還是液體中微粒的測(cè)試還沒(méi)有脫稱重、顯微鏡或沉降法等，如：六十年代未期至七十年代初，我國(guó)國(guó)防航空制造業(yè)進(jìn)行航空汽油中微粒的檢測(cè)以保證汽油的微粒污染被控制，七十年代至八十年代，在醫(yī)藥工業(yè)廣泛應(yīng)用，進(jìn)行血細(xì)胞的檢測(cè)，九十年代用于輸液中的不

6、溶性微粒檢測(cè)。光阻法檢測(cè)技術(shù)是???先生早在六十年代末期提出并獲得應(yīng)用的，目前，美國(guó)太平洋公司研究生產(chǎn)這項(xiàng)技術(shù)并取得成就。他們研究生產(chǎn)光阻法儀器——舭?儀器，主要用于檢測(cè)液體中的微粒。同時(shí)美國(guó)還研究和生產(chǎn)了光散射法儀器，用于檢測(cè)氣體中的微粒，其產(chǎn)品基于角光衍射原理的“在線濃度監(jiān)測(cè)儀”，在八十年代末，被我國(guó)幾家大型煉油企業(yè)，如上海煉油廠、石家莊煉油廠等引進(jìn)使用，但使用效果不理想，有的廠家甚至對(duì)該儀器的測(cè)量結(jié)果表示懷疑，現(xiàn)在各廠基本上已停止使用這一儀器。德國(guó)??公司和??公司在近幾年也推出了用于監(jiān)測(cè)煙道排放粉塵濃度的在線監(jiān)測(cè)儀，但該儀器需對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象逐一標(biāo)定，且僅能給出濃度變化，而不能同時(shí)給出

7、粒度變化．由于它的設(shè)計(jì)是針對(duì)常溫常壓下的煙道，因此很難移植到高溫高壓下的微粒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合．上海理工大學(xué)、南京理工大學(xué)與相關(guān)環(huán)保部門及企業(yè)也在進(jìn)行微粒測(cè)試的研究工作，其理論運(yùn)算及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前研究進(jìn)展緩慢，還沒(méi)有相應(yīng)儀器產(chǎn)品。流。其主要特點(diǎn)：測(cè)試速度快，重復(fù)性好，分辨率高，測(cè)試范圍廣，得到了進(jìn)一步的發(fā) 毫米級(jí)的微粒只需光學(xué)成像技量，采用標(biāo)準(zhǔn)分析處理模式的圖像儀則可以將操作誤差減小，這些改進(jìn)取得了一定的效 可替