收藏本站
《哈尔滨理工大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于激光散射法的大气PM2.5自动监测系统的设计

汪亚东  
【摘要】:随着我国工业化进程的加快,空气中颗粒物的排放量也逐渐增多,由于空气中的颗粒物污染带来的环境污染问题也变得越来越严重了。为了实现定量描述空气质量,需要对空气中颗粒物的浓度进行实时监测。目前国内外测量颗粒物浓度的方法各式各样,从颗粒物浓度监测方式上可分为两大类:取样法和非取样法。随着科技进步,特别是在光学技术和传感器行业的迅猛发展,非取样法中利用光散射法进行浓度测量的优点已经越来越突出了。非取样法中根据光散射原理监测浓度,即一定强度的光照射到空气中颗粒物上以后,会向其周围散射出散射光,散射光光强与颗粒物浓度成一定比例关系,通过收集散射光,测量散射光照射到光电传感器上产生的电信号的大小来衡量粉尘浓度。本文首先分析了空气颗粒物尤其是PM2.5会造成一系列的危害,说明空气颗粒物监测的必要性,然后介绍了国内外进行颗粒物浓度测试的方法和发展概况,对比选择了光散射法作为本系统测量方法,阐述了Mie散射理论,为进一步理论推导奠定了基础;其次在Mie散射理论的基础上推导出在具有固定的观测角θ以及稳定的观测距离r的位置,当入射光的波长、光强、颗粒物构成保持不变时,散射光光强与颗粒物浓度变化呈比例变化,根据该理论选用合适的光学器件和光电传感器,设计了颗粒物浓度测试系统;在实验中用该系统和市面上购买的PM2.5检测仪同时并多次测量了特定实验箱内颗粒物浓度数据进行对比,运用MATLAB拟合直线对系统进行标定。通过标定后的重复试验验证了本系统的重复性良好。最后本系统误差来源及解决思路进行了分析。本系统以PIN型光电二极管作为光电接收器吸收散射光,以半导体激光器为光源照射颗粒物,以FPGA控制整个测量过程、处理测量结果,使得系统整体具有便携式、易操作、低功耗的优点,可广泛用于公共场所、厂房、工地等环境空气中PM2.5颗粒物浓度的实时监测。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O657.3;X831

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅伟聪;郑宇;董建文;;冬季校园内3种典型用地空气颗粒物浓度日变化[J];中国城市林业;2013年06期
2 桂锋;叶青徽;周扬屏;黄河清;;清扫对室内空气中颗粒物浓度的影响[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2013年03期
3 乌日图那森;马永明;丁杨;谷雨;;2009-2011年包头市大气中颗粒物浓度分析[J];北方环境;2013年11期
4 陈治清;林忠平;朱卫华;张昊;;两典型办公室室内颗粒物浓度监测与分析[J];建筑热能通风空调;2014年03期
5 林杰豪;;基于交通源的自动监测站颗粒物浓度的差异分析[J];化学工程与装备;2012年12期
6 易江,高小晋,胡伟,魏复盛;燃煤电厂锅炉排放颗粒物浓度的连续测定[J];中国环境监测;1997年01期
7 许婕;亢燕铭;钟珂;;不同污染源位置对颗粒物浓度影响的数值模拟[J];洁净与空调技术;2008年01期
8 齐飞艳;郭会锋;赵勇;朱彦锋;;道路绿化林对空气颗粒物浓度的影响[J];河南科学;2009年06期
9 谢东海;陈楠;薛英;刘统亮;韩奇;;海口市春季大气颗粒物浓度及重金属元素分析[J];安徽农业科学;2012年04期
10 温昶;徐明厚;于敦喜;岳良;周科;占中华;姚洪;;煤焦破碎及颗粒物形成的逾渗模拟[J];中国电机工程学报;2011年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈治清;林忠平;朱卫华;张昊;;办公楼室内颗粒物浓度测试与分析[A];上海市制冷学会2013年学术年会论文集[C];2013年
2 洪盛茂;;除夕夜烟花爆竹燃放对颗粒物浓度的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年
3 邓启红;;室内颗粒物的健康危害与研究对策[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
4 文远高;连之伟;;商场可吸入颗粒物浓度的测试与分析[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
5 周文晶;汪家玮;李佳颖;应启戛;;利用振动原理实时检测大气颗粒物浓度的方法研究[A];第七届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2006年
6 张小玲;刘洁;徐敬;徐晓峰;赵秀娟;孟伟;何迪;;北京机动车限行前后污染气体和颗粒物浓度变化特征[A];中国气象学会2007年年会大气成分观测、研究与预报分会场论文集[C];2007年
7 朱持则;潘荷芳;郝世锋;杨军;孙晓慧;季海冰;毛燕军;;典型天气背景下不同粒径颗粒物浓度的个例分析[A];S6 大气成分与天气气候变化[C];2012年
8 刘泽常;董如鑫;张清爽;;环境空气颗粒物浓度与能见度定量关系研究[A];2014中国环境科学学会学术年会(第六章)[C];2014年
9 刘俊杰;徐斌;;分区计算在建筑物室内颗粒物浓度数值模拟中的应用[A];全国暖通空调制冷2006学术年会资料集[C];2006年
10 刘增东;刘建国;王蓓;黄书华;韩道文;冯巍巍;陆亦怀;;北京地区颗粒物浓度垂直分布特性研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 朱雪娇;2017年西安细颗粒物浓度至少降10%[N];西安日报;2014年
2 记者 常慕城;2月份菏泽共有“蓝天白云”天数10天[N];菏泽日报;2014年
3 国家林业局科学技术司;森林成为阻滞PM2.5的精锐奇兵[N];中国绿色时报;2014年
4 彭爱平 龚正;“扬尘污染到了不得不治理的时候了!”[N];人民政协报;2014年
5 记者 陈永刚;长沙PM2.5昨最高近500[N];湖南日报;2014年
6 见习记者 徐文慧 记者 汤璇;59项措施严控扬尘污染[N];广东建设报;2013年
7 记者 荣丽君 通讯员 市督办;从数字看西宁大气治污成效[N];西宁晚报;2013年
8 张淼 刘美辰;大面积雾霾为何频频“来袭”[N];光明日报;2014年
9 本报记者 李龙飞 贺小巍;铁腕治霾:还市民好空气[N];陕西日报;2013年
10 本报记者 车辉;不要让蓝天成为公众的奢望[N];工人日报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 包红光;城市公园绿地内空气颗粒物浓度时空变化规律[D];中国林业科学研究院;2016年
2 田利伟;室内环境颗粒物浓度预测模型及污染控制策略研究[D];湖南大学;2009年
3 王友君;典型室内外环境空气污染特性研究[D];东华大学;2012年
4 张维康;北京市主要树种滞纳空气颗粒物功能研究[D];北京林业大学;2016年
5 胡筱;移动监测设备用于COPD患者环境健康效应研究:一项探索性初步研究[D];北京协和医学院;2016年
6 张建强;基于稳定碳同位素质量平衡模型的空气颗粒物(PM_(10))源解析研究[D];太原理工大学;2013年
7 杜万光;不同尺度下北京公园绿地颗粒物变化特征及影响因子研究[D];中国林业科学研究院;2017年
8 宋远超;武汉社区人群环境空气颗粒物暴露与肺功能下降的关联研究[D];华中科技大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪亚东;基于激光散射法的大气PM2.5自动监测系统的设计[D];哈尔滨理工大学;2015年
2 刘丹丹;基于Arduino平台的光散射式沙尘颗粒物浓度测量系统设计及应用[D];宁夏大学;2015年
3 李春龙;空调室内空气颗粒物浓度控制仿真研究[D];华北电力大学;2015年
4 余卫国;基于MODIS数据的京津冀地区霾及颗粒物浓度遥感监测方法研究[D];安徽理工大学;2016年
5 高超;四川盆地颗粒物浓度卫星遥感反演研究[D];西南交通大学;2016年
6 张颖慧;有高架的城市街道峡谷内颗粒物扩散的数值模拟研究[D];山东大学;2016年
7 黄诗卉;自然通风的学校建筑室内外颗粒物浓度及其相关性研究[D];西安建筑科技大学;2016年
8 毛艺颖;大气细颗粒物浓度特征及源解析[D];吉林农业大学;2016年
9 李志远;高架下街谷内可吸入颗粒物浓度扩散的实验研究[D];东华大学;2016年
10 李新龙;空调系统对室内颗粒物浓度影响规律研究[D];东华大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026