[发明专利]一种多光谱后向散射式烟尘粒径及浓度测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种多光谱后向散射式烟尘粒径及浓度测量装置，由宽谱光源、由多芯光纤、照明光纤和读出光纤组成的反射式光纤探头、防尘玻璃、定期吹扫装置、隔振装置、分光器件、线阵CCD、信号采集及数据处理部分组成，其特征是：宽谱光源发出的可见光，经反射式光纤探头中的照明光纤入射到烟道中，可见光经烟道中烟尘散射后形成的散射光经装有定期吹扫装置的防尘玻璃进入读出光纤，通过分光器件分光，由线阵CCD获得后向散射光的多光谱光强信息，由信号采集及数据处理部分进行建模、反演及监测。

2.根据权利要求1所述的多光谱后向散射式烟尘粒径及浓度测量装置，其特征是：所述反射式光纤探头由多芯光纤嵌入6根照明光纤和1根读出光纤构成，6根照明光纤呈正六边形均匀围绕在读出光纤周围。

3.根据权利要求1所述的多光谱后向散射式烟尘粒径及浓度测量装置，其特征是：所述宽谱光源为卤素灯白光光源。

4.应用权利要求1所述的多光谱后向散射式烟尘粒径及浓度测量装置的测量方法，其特征是：包括步骤如下：

(1)可见光经烟道形成散射光；

(2)采集后向散射光，分光后，获取后向散射光的多光谱信息；

(3)将粒径分布函数f(D)离散化即划分成一系列的粒级S，表示在[D_min，D_max]范围内粒径的分档数，Mie散射粒径离散化公式：

I(λ)iI0(λ)i=3λ24π3r2NDΣj=1sCji1(2πD‾j/λ,m,θ)+i2(2πD‾j/λ,m,θ)D‾j3fj(D‾j,D1,D2),]]>其中I为后向散射光强，I₀为入射光强，λ为入射波长，r为探测距离，N_D为粒子总数，i₁、i₂为散射强度函数，为子区间[D_j，D_j+1]的中点；

(4)获取OBE值，其中

OBE=|(I/I0)i(I/I0)k-3λi24π3r2NDΣj=1si1(2πD‾j/λi,m,θ)+i2(2πD‾j/λi,m,θ)D‾j3fj(D‾j,D1,D2)3λk24π3r2NDΣj=1si1(2πD‾j/λk,m,θ)+i2(2πD‾j/λk,m,θ)D‾j3fj(D‾j,D1,D2)|2,i≠k;]]>

(5)设待测颗粒系的粒径分布符合Rosin-Rammler双参数函数f₁(D)＝f₁(D，D₁₁，D₁₂)分布，通过神经网络算法改变f₁(D)两个可调整的特征参数D₁₁和D₁₂，直到目标函数值OBE₁最小；

(6)设待测颗粒系的粒径分布符合正态双参数函数f₂(D)＝f₂(D，D₂₁，D₂₂)分布，通过神经网络算法改变f₂(D)两个可调整的特征参数D₂₁和D₂₂，直到目标函数值OBE₂最小；

(7)将得到的目标函数值OBE₁与OBE₂进行比较，取目标函数最小值所对应的分布函数作为要求得的粒径分布，根据粒径分布求解浓度。