激光尘埃粒子计数器光电传感器信噪比特性的研究

摘要

本文介绍了基于Mie光散射理论的大流量激光尘埃粒子计数器的结构及其工作原理，并指出其设计的优越性。简单介绍了球形颗粒散射光通量的计算公式，为后文的粒子信噪比研究提供了理论依据。针对尘埃粒子计数器光电传感器信号传输与数据处理系统的数学模型，指出其满足马尔可夫链性质，并建立了马尔可夫链概率转移矩阵。详细分析了尘埃粒子计数器光电传感器信噪比特性，讨论了影响粒子信号强度的各个因素，以及产生光噪声和电噪声的原因，其中对光噪声的产生原因进行了详细阐述并提出了降低光噪声的措施。从传感器设计的角度总结了如何提高信噪比。为了说明信噪比如何反映激光尘埃粒子计数器系统的性能，详细分析了尘埃粒子计数器信噪比与各性能参数之间的关系，指出信噪比直接影响仪器的计数效率和最小可探测粒径。在实验的基础上，验证了大流量尘埃粒子计数器计数信号幅度概率分布可以用对数正态分布描述，建立了计数效率的评估公式，并建立了信噪比与计数效率之间的关系。实验结果表明，大流量尘埃粒子计数器对0.5μm粒径档重复计数率偏高，达到10％以上。针对尘埃粒子计数器重复计数率高的现状，引入洁净空气保护气套的设计，实验证明此设计提高了计数器计数的准确度，减少了重复计数。

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英文文摘

论文说明：注释表

声明

1绪论

1.1颗粒测量的重要性

1.2尘埃粒子计数器的发展状况

1.2.1尘埃粒子计数器的发展

1.2.2目前国内外产品的现状

1.3尘埃粒子计数器的基础理论分析概述

1.4本论文的主要内容

2大流量激光尘埃粒子计数器的结构及其工作原理

2.1大流量激光尘埃粒子计数器的基本工作原理

2.1.1大流量激光尘埃粒子计数器的光电传感器结构

2.1.2光学传感器的光敏区

2.1.3粒子计数器的信号采集处理系统

2.1.4尘埃粒子计数器光电传感器的主要性能参数

2.2尘埃粒子的光散射理论

2.2.1 Mie散射理论

2.2.2球形颗粒的散射光通量计算

2.3粒子计数器信号传输与处理数学模型的建立

2.3.1马尔可夫链简介

2.3.2马尔可夫链与尘埃粒子计数器信号传输与处理的数学模型

2.4本章小结

3激光尘埃粒子计数器光电传感器的信噪比特性研究

3.1光电传感器信噪比的分析

3.1.1传感器输出颗粒信号的分析

3.1.2传感器噪声信号的分析

3.2光电传感器的信噪比与其性能参数之间的关系

3.2.1信号幅度概率分布曲线描述函数的建立

3.2.2实验证明

3.2.3信噪比与计数效率的关系

3.3尘埃粒子计数器的性能优化设计

3.4本章小结

4总结与展望

4.1总结

4.2展望

致 谢

参考文献

附 录