基于激光衍射的石灰石浆液颗粒细度检测方法研究

论文摘要

石灰石-石膏法脱硫是国内最成熟、应用范围最广的烟气脱硫技术,该法中石灰石浆液的颗粒细度直接决定脱硫效果。因此研究石灰石浆液的颗粒细度对电厂脱硫及环境治理等方面有积极作用。现在电厂普遍采用过筛法检测石灰石浆液颗粒细度,效率低,无法检测颗粒细度分布情况。激光衍射法具有精度高、非接触性、测量装置简单等优点,是较为广泛应用的方法之一。本文从激光衍射法的理论模型推导,颗粒细度测量系统的搭建,反演算法的研究等方面对石灰石浆液颗粒细度分布进行了研究,主要完成了以下几方面的研究工作:1.介绍了米氏散射理论,夫琅禾费衍射理论,分析了单个颗粒及颗粒群的衍射光能分布函数,推导了光能系数矩阵的计算过程。2.完成了颗粒细度测量系统的搭建,包括光路系统的搭建和图像采集与处理系统的搭建。使用CCD摄像机完成了颗粒衍射图像采集,并通过推导计算求得光电探测器各环参数。实验证明了该方法的可行性,但所测颗粒粒径下限取决于CCD感光元件的大小。3.研究了图像预处理技术,比较研究了高斯滤波与均值滤波,中值滤波与自适应中值滤波的优劣,为后续的颗粒反演算法实施奠定基础。4.研究了颗粒粒径的反演算法,包括非独立模式反演算法和独立模式反演算法,并总结了两种算法各自的特点。本论文将Phillips-Twomey算法与最小均方算法结合进行颗粒粒径反演,保证了颗粒反演的计算速度、精度及稳定性。5.在颗粒细度测量系统的基础上,实现了对石灰石浆液颗粒细度的测量,并对实验结果进行分析。本课题完成了基于激光衍射法的颗粒细度测量的理论及实验研究。实验结果表明,本文提出的方法可以较好的测出石灰石浆液的颗粒细度,并为未来的在线检测打下了基础。

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第1章绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 石灰石-石膏法脱硫工艺概述

1.3 颗粒细度测量的主要方法

1.4 激光衍射法颗粒细度测量的国内外研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章激光衍射法颗粒细度检测原理

2.1 光散射理论

2.1.1 瑞利散射

2.1.2 米氏散射

2.1.3 夫琅禾费衍射

2.2 颗粒散射相关理论

2.2.1 单散射和复散射

2.2.2 相关散射和不相关散射

2.3 米氏散射理论的数值计算

2.3.1 米氏散射参数计算

2.3.2 消光系数的计算

2.3.3 颗粒的散射光能推导

2.4 反问题与不适定性

2.5 本章小结

第3章颗粒细度测量硬件系统设计

3.1 光路设计

3.1.1 激光器

3.1.2 扩束-准直系统

3.1.3 样品池

3.1.4 衍射图样采集系统

3.2 CCD光电探测器分环设计

3.3 图像采集系统

3.4 本章小结

第4章激光衍射法颗粒细度测量软件系统设计

4.1 图像预处理

4.1.1 灰度变换

4.1.2 图像滤波

4.1.3 图像亮度均衡

4.1.4 高斯拟合

4.2 非独立模式算法

4.3 独立模式算法

4.4 本章小结

第5章实验结果及分析

5.1系统实验

5.2 本章小结

第6章总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张一可

导师: 仝卫国

关键词: 石膏法脱硫,米氏理论,颗粒细度,图像处理,反演算法

来源: 华北电力大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,环境科学与资源利用,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 华北电力大学

分类号: X831;TP391.41;TN249

总页数: 60

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