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《中国科学技术大学》 2011年
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火灾烟雾颗粒散射矩阵模拟测量与粒径折射率反演研究

张启兴  
【摘要】:烟雾颗粒是火灾中的主要标志性产物之一,光散射矩阵是描述颗粒散射特性的一个重要物理参量,通过对火灾烟雾颗粒光散射矩阵的研究,可以获得火灾烟雾颗粒的一切光散射强度和偏振信息以及微观形貌结构和成分等性质。深入研究火灾烟雾颗粒光散射性质对火灾光电感烟探测、环境污染监测、卫星遥感数据反演、雷达目标识别等具有重要的意义。 本文利用SEM对五种试验火烟雾颗粒的微观形貌观察分析,发现三种明火烟雾颗粒均具有分形凝聚体结构,获得聚氨酯烟雾颗粒的分形维数等形貌参数。两种阴燃烟雾颗粒的形貌则无分形凝聚体特征,并提出基于SEM/AFM分析的阴燃烟雾颗粒粒径统计分析方法。对五种试验火烟雾颗粒的化学元素组成进行了分析,表明明火烟雾和阴燃烟雾在碳元素含量上存在显著差别。基于SEM/AFM和元素分析结果,提出分别利用分形凝聚体模型和球形模型来描述明火烟雾颗粒和阴燃烟雾颗粒的形貌特征。并利用DDA方法,对采用不同形貌模型的颗粒的光散射矩阵进行了数值模拟计算,由此分析采用不同形貌模型时对光散射矩阵的影响。 在深入研究光电调制原理的基础上,通过更换关键器件、改进测量装置及方法等手段改进基于偏振调制和锁相检测技术的光散射矩阵测量系统,并利用水滴颗粒对系统进行了校准测试。测量获得了木材阴燃、棉绳阴燃、木材明火、聚氨酯明火、正庚烷明火等五种试验火烟雾颗粒532nm各归一化光散射矩阵元素随散射角的分布,得到了各试验火烟雾颗粒光散射矩阵典型特征。发现阴燃烟雾和明火烟雾在光散射偏振特征上存在明显差异,并结合形貌成分分析结果对造成差异的原因进行了分析。 基于Lorenz-Mie散射理论,发展了利用模拟退火算法对多个光散射矩阵元素同时进行反演以获得球形颗粒的粒径分布和折射率的方法。利用此方法,对两种阴燃火烟雾颗粒的光散射矩阵测量结果进行了反演,获得了粒径分布和折射率参数,发现该两种阴燃烟雾颗粒的光散射可以用Lorenz-Mie理论很好地描述,也表明该两种阴燃烟雾颗粒的形貌为球形。同时,针对三种明火烟雾颗粒也进行了反演的尝试,讨论了Lorenz-Mie理论描述明火烟雾颗粒光散射的适用性。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X932

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 支有冉;典型可燃物燃烧烟尘的分析及辨识研究[D];中国科学技术大学;2012年
【参考文献】
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1 管诗骈,高翔,谭永杰,骆仲泱,倪明江,岑可法;燃烧过程中碳黑颗粒生成机理的研究进展[J];能源工程;2003年03期
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1 谢启源;火灾烟颗粒光散射模型的研究[D];中国科学技术大学;2006年
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3 乔利锋;火灾烟颗粒偏振光散射特征的研究[D];中国科学技术大学;2008年
【共引文献】
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1 胡克旭,李金宝;室内火灾轰燃研究的动态述评[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 孙纲;王蔚;金建军;王艳;;焦作“天堂”影视厅火灾分析[J];安防科技;2006年06期
3 邓辉炼;;某会展厅火灾安全模拟分析[J];安防科技;2008年12期
4 蒋亚龙;谭启;陈鲜展;;火灾探测技术及方法[J];安防科技;2009年12期
5 蒋亚龙;谭启;陈鲜展;王大军;;激光烟雾图像和CO气体复合火灾探测器的设计[J];安防科技;2010年06期
6 岳海梅;元江瑜;;建筑火灾隐患与火灾风险的关系[J];安防科技;2010年08期
7 马鲜萌;马良;张征;;感烟火灾探测器性能检测现状分析[J];安防科技;2010年09期
8 魏文君;李小柱;保彦晴;;某会议中心消防扑救面问题综合研究[J];安防科技;2010年10期
9 李宝萍;;大型建材家居商场安全疏散研究[J];安防科技;2011年09期
10 黄德祥;阳世群;;建筑防火性能化评估设计若干问题的分析[J];安防科技;2011年12期
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1 杨韬;;浅谈公众聚集场所火灾扑救途径和方法[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
2 苏操文;王庭文;;芜湖“11.15”小商品市场大火分析[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
3 许彬;;某大型商场防火分区间开门的优化设计对人员疏散的影响[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
4 吴靖;;射流风机流场的数值模拟方法验证[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
5 郑伟;梅志斌;;某大型展览中心消防性能化设计[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
6 闫琪;;地下车库消防性能化防火设计探讨[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
7 胡雪彦;;某商业中心影城安全性评估[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
8 袁杰;申世飞;;某类重特大火灾的数值模拟研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
9 陈雪文;;室内街作为准安全区的可行性分析[A];2011中国消防协会科学技术年会论文集[C];2011年
10 黄丽丽;朱国庆;张娟;;地下商业建筑人员疏散时间预测分析[A];2011中国消防协会科学技术年会论文集[C];2011年
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1 陆嘉;细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 陈国庆;航空煤油火焰蔓延特性研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 梁运涛;煤自然发火期快速预测研究[D];浙江大学;2010年
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5 王园宇;粉尘环境中的图像恢复研究[D];太原理工大学;2011年
6 祝玉泉;调谐激光吸收光谱技术在典型灾害气体检测中应用研究[D];中国科学技术大学;2011年
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8 王彦;西藏低压环境受限空间顶棚射流区火灾烟雾信号规律与探测算法研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 黄昂;卷烟联合工房火灾蔓延规律及防治研究[D];中南大学;2010年
10 侯杰;基于视频图像的高大空间建筑火灾探测研究[D];清华大学;2010年
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1 钟取发;动态环境下早期烟雾、火苗的视频分级检测研究[D];浙江理工大学;2010年
2 孟佳霖;基于扩频技术的智能消防监控系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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5 杨雪;大型铁路客运枢纽站应急疏散评价模型与方法研究[D];北京交通大学;2011年
6 方甫兵;建筑火灾风险评估方法应用研究[D];昆明理工大学;2008年
7 李彬;受火混凝土结构可靠性的数值模拟分析[D];昆明理工大学;2010年
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9 王雪艳;基于米氏散射理论的粒度测试算法研究[D];西安工业大学;2011年
10 曾林;发电厂集控楼区域火灾报警及消防联动控制系统设计[D];北方工业大学;2011年
【同被引文献】
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1 唐加福;李润生;施永贵;范纯广;;主成分分析法在电信企业绩效评价中的应用[J];东北大学学报(自然科学版);2008年04期
2 姜安;彭江涛;彭思龙;魏纪平;李长文;;酒香型光谱分析和模式识别计算分析[J];光谱学与光谱分析;2010年04期
3 翟亚锋;苏谦;邬文锦;何震天;张宗英;安家爽;董槿;邓新;韩成贵;于嘉林;李大伟;陈秀兰;安冬;;基于仿生模式识别和近红外光谱的转基因小麦快速鉴别方法[J];光谱学与光谱分析;2010年04期
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1 李松阳;地下狭长空间轰燃演化机理的实验与理论研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 马绥华;火灾烟雾颗粒粒径分布的测量与计算模拟[D];中国科学技术大学;2006年
3 宗若雯;特殊受限空间火灾轰燃的重构研究[D];中国科学技术大学;2008年
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1 李飞;汽油对木材燃烧前后的影响研究[D];中国科学技术大学;2011年
【二级参考文献】
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1 叶险峰,汤伟中;CH_4气体光纤传感器的研究[J];半导体光电;2000年03期
2 阎卫平,刘文琦,牛德芳,汤素芬;光纤气体传感器的研究[J];传感技术学报;1998年03期
3 陆勇,叶茂,朱震,王式民;双光路光散射法在线测量粉尘浓度的实验研究[J];东南大学学报;1999年01期
4 卞保民,贺安之,程晓飞;尘埃粒子计数器单分散粒子信号幅度分布研究[J];东南大学学报;1999年01期
5 马绥华,陈涛,吴龙标;图像火灾探测中液晶光阀的特性[J];光学技术;2003年04期
6 吴龙标,宋卫国,卢结成;液晶光闸在火灾探测中的应用[J];光学技术;1999年01期
7 陈娟,冯锡钰,马莹;红外吸收型光纤甲烷气体传感器的研究[J];吉林工学院学报(自然科学版);1997年02期
8 安志伟,袁宏永,屈玉贵;火焰闪烁频率的测量研究[J];计算机应用;2000年05期
9 李宏文,冉鹏;吸气式感烟探测报警系统的应用[J];建筑科学;2000年05期
10 疏学明;方俊;申世飞;刘勇进;袁宏永;范维澄;;火灾烟雾颗粒凝并分形特性研究[J];物理学报;2006年09期
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1 谢启源;火灾烟颗粒光散射模型的研究[D];中国科学技术大学;2006年
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1 蒋玲;;消除阴燃火灾的新型灭火器[J];消防科学与技术;2009年02期
2 王平;徐晓楠;郑兰芳;田堂允;袁方;;阴燃 潜在的火灾危险[J];新安全 东方消防;2009年09期
3 谭家磊;汪彤;宗若雯;谢昱姝;;棉被阴燃火灾实验研究[J];消防科学与技术;2009年07期
4 王文才;张世明;周连春;王瑞智;;中国煤田阴燃灾害及其防治措施[J];煤矿安全;2010年10期
5 周晓艳,童国平;金属/C_2H_2/金属结构中的电子输运(英文)[J];原子与分子物理学报;2005年04期
6 田雨波;沙莎;;一种蝶形单元的电磁带隙结构的频率特性[J];电波科学学报;2009年05期
7 张金钟;;斯托克斯方法对弹性波的应用[J];西安石油大学学报(自然科学版);1988年01期
8 刘文剑,邓从豪;Ar+TlF体系的转动非弹性散射[J];高等学校化学学报;1993年05期
9 蔡敏,屈晔;杂质对三元准周期超晶格隧穿性质的影响[J];华南理工大学学报(自然科学版);1999年10期
10 顾建平,张明德,孙小菡;用散射矩阵法求二维光子晶体缺陷内的场分布[J];电子器件;2002年01期
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1 吴金荣;尚尔昌;高天赋;马力;;典型海底反向散射矩阵可分离性分析[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
2 李洪云;徐学友;王文鹏;林圣路;;氢分子在磁场中回归谱的散射矩阵理论研究[A];第十四届全国原子与分子物理学术会议论文专辑[C];2007年
3 安兴涛;刘建军;;铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关输运性质[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
4 钟荣;孙玉东;王锁泉;周庆云;朱忠;尹志勇;;管路声源双端口模型及源参数提取的测试分析方法[A];第十二届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2009年
5 张桂才;;低成本光纤陀螺中3×3耦合器相位特性的放射矩阵分析[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
6 李幼铭;;层状介质中地震P-SV波散射矩阵的一种表示形式[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1984)[C];1989年
7 王天海;戴居丰;林杞楠;;超宽频带低噪声FET放大器的设计与研制[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
8 张晨新;王积勤;王光明;冯有前;;斜向观察无限长柱形体的电磁散射[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
9 曾娟;高天赋;李海峰;刘海军;彭大勇;赵文耀;;单模发射系统及其湖上实验[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
10 闰二艳;马弘舸;孟凡宝;;波混沌腔体中阻抗和散射的通用特性研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
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1 梅胜;美国盛赛尔研发新型四合一探测器[N];人民公安报·消防周刊;2009年
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1 张启兴;火灾烟雾颗粒散射矩阵模拟测量与粒径折射率反演研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 刘士阳;三维各向异性介质光子晶体电磁特性的理论研究[D];复旦大学;2007年
3 刘肯;二维光子晶体薄板暨光逻辑器件理论研究[D];国防科学技术大学;2008年
4 付喜;半导体异质结自旋轨道耦合量子线自旋输运研究[D];湖南师范大学;2009年
5 王涛;弹道中段目标极化域特征提取与识别[D];国防科学技术大学;2006年
6 徐丰;全极化合成孔径雷达的正向与逆向遥感理论[D];复旦大学;2007年
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8 明燚;介观体系中量子输运和量子混沌的模拟研究[D];中国科学技术大学;2006年
9 高文竹;几种典型量子波导的电子输运性质[D];吉林大学;2007年
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1 孟牒;物理条件对聚氨酯泡沫材料阴燃及向明火转化过程影响的实验研究[D];河南理工大学;2011年
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4 王瑞智;扩散条件下巷道中煤层阴燃传播过程及其传播模型的研究[D];内蒙古科技大学;2011年
5 张世明;扩散条件下巷道煤层阴燃熄灭、稳定传播及转化为焰火的判别准则研究[D];内蒙古科技大学;2011年
6 汤志强;极化信息与变极化技术的研究[D];南京理工大学;2004年
7 王兰美;雪杂波中目标的极化特性分析[D];西安电子科技大学;2002年
8 张杰;平板光子晶体本征模式研究[D];国防科学技术大学;2003年
9 周利玲;由Andreev反射产生的定域性和非定域性准粒子对纠缠[D];湖南师范大学;2006年
10 刘根华;自旋轨道耦合对半导体异质结量子线输运性质的影响[D];湖南师范大学;2006年
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