[发明专利]一种流动气溶胶流速与粒度分布的动态光散射测量方法

说明书

一种流动气溶胶流速与粒度分布的动态光散射测量方法，属于气溶胶粒度分布测量技术领域。包括测量装置以及如下步骤：步骤1，测量得到气溶胶颗粒的光强自相关函数；步骤2，得到光强自相关函数与归一化电场自相关函数的关系式；步骤3，得到气溶胶颗粒光强自相关函数对数的麦克劳林展开式；步骤4，计算得到气溶胶颗粒流速；步骤5，得到含有气溶胶颗粒粒度信息分布的方程组；步骤6，得到气溶胶颗粒的粒度分布。在本流动气溶胶流速与粒度分布的动态光散射测量方法中，通过光强ACF获取颗粒流速进而反演出气溶胶颗粒粒度分布，不需现场测速仪即可实现气溶胶传输过程中流速与粒度分布的测量，大大减少了光散射方法在工业现场应用的限制。

技术领域

一种流动气溶胶流速与粒度分布的动态光散射测量方法，属于气溶胶粒度分布测量技术领域。

背景技术

气溶胶颗粒的粒度分布(PSD)是工业排放的重要指标，也是其对大气影响的重要参数。无论是工业生产的过程监控还是空气污染的治理，对气溶胶粒度分布(PSD)测量的需求日益增加。然而，气溶胶粒度分布(PSD)通常难以直接测量。特别是在流动状态下，气溶胶的在线测量问题一直未能得到很好的解决。目前，除光散射方法外的各种测量方法，或者会破坏样品原有状态，或者需要大量重复实验，多不适合流动状态下的气溶胶测量。在光散射方法中，除动态光散射(DLS)方法外，其它的光散射方法在粒度计算时，均需以气溶胶颗粒的折射率作为已知参数，但在很多情况下，被测气溶胶的折射率无法在测量现场准确获取，从而限制了光散射方法在工业现场的应用。

动态光散射(DLS)技术以其快速、准确、不破坏样品原有状态等优点已成为测量液溶胶颗粒的标准方法。这一方法是通过测量得到随时间变化的布朗运动颗粒的散射光信号，实时计算出光强自相关函数(ACF)，由自相关函数(ACF)的相关时间计算出颗粒的扩散系数，进而获取颗粒的粒度分布(PSD)。标准的动态光散射(DLS)测量是在固定容器中进行的，即除布朗运动外，被测颗粒不存在任何其它形式的运动。流动颗粒动态光散射(DLS)测量工作可追溯到上世纪80年代，Chowdhury等在Edwards等人早期工作的基础上，给出了单分散流动布朗运动颗粒的光强自相关函数(ACF)，Taylor和Sorensen随后做了进一步修正。1998年，Weber和Schweiger建立了多分散流动布朗运动颗粒的自相关函数(ACF)理论模型。此后，用于自混频相干测量的流动布朗运动颗粒的自相关函数(ACF)和功率谱模型也相继建立。在近期研究中，牟彤彤等采用多分散流动布朗运动颗粒的自相关函数(ACF)模型进行了流动气溶胶粒度分布(PSD)的实测。随后，在分析气溶胶流速对动态光散射(DLS)测量限制作用的基础上，给出了流动气溶胶动态光散射(DLS)测量中流速选取的参考依据，测量中的流速参数系通过流速计获取。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过光强自相关函数获取气溶胶颗粒流速进而反演出气溶胶颗粒粒度分布的测量方法，不需现场测速仪即可实现气溶胶传输过程中流速与粒度分布的在线测量，是一种大大减少了光散射方法在工业现场应用限制的流动气溶胶流速与粒度分布的动态光散射测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该流动气溶胶流速与粒度分布的动态光散射测量方法，其特征在于：包括测量装置，测量装置包括气溶胶发生器，还包括如下步骤：

步骤1，开启气溶胶发生器，得到流速为v的气溶胶颗粒，通过测量装置测量得到气溶胶颗粒的光强自相关函数；

步骤2，得到气溶胶颗粒在流速为v时光强自相关函数与归一化电场自相关函数的关系式；

步骤3，得到气溶胶颗粒光强自相关函数对数的麦克劳林展开式；

步骤4，计算得到气溶胶颗粒的流速v；

步骤5，将步骤4中求得的气溶胶流速v代入离散化的电场自相关函数中，得到含有气溶胶颗粒粒度信息分布的方程组；