1.6.1　光学检测法

1.6.1　光学检测法

光学检测方法根据检测原理、适用范围和数据处理方法的不同，可以分为光散射检测法和光透射检测法。

1.6.1.1　光散射检测法

光散射检测法主要基于Mie散射理论，根据颗粒粒径确定检测散射角度；通过检测前向散射强度或后向散射强度，按照散射模型进行颗粒数量统计检测。为了实现最佳检测精度，需要优化测试光频谱特性和散射夹角。光散射检测法原理：含尘气流可以认为是空气中散布着固体颗粒的气溶胶，当光束通过含尘空气时，会发生吸收和散射，从而使光在原来传播方向上的光强减弱。粉尘浓度传感器就是通过探测变化的光信号，经过换算从而实现粉尘浓度测量的，其结构原理如图1-11所示。采用光散射检测法测量空气中的粉尘浓度，具有快速、简便、连续测量的特点。根据测试原理及理论研究，光散射检测法适合低浓度的多相物浓度检测。

图1-11　光散射检测法测量装置实物及结构原理图

（a）装置实物；（b）装置结构

1.6.1.2　光透射检测法

光透射检测法测量的是颗粒的非散射光信号。由于颗粒的相互作用，透射光的强度将小于入射光的强度，其衰减程度与光的散射（即颗粒粒径）有关。光透射检测法测量的就是入射光穿过含有待测颗粒介质后的透射光强度。当光波通过线性物质时，会与物质发生相互作用，光波一部分被介质吸收，转化为热能；一部分被介质散射，偏离了原来的传播方向，剩下的部分仍按原来的传播方向通过介质。透过部分的光强与入射光强之间符合朗伯—比尔定律。光吸收型粉尘浓度传感器以朗伯—比尔定律为基础，通过测量入射光强与出射光强，经过计算得到粉尘浓度，其原理如图1-12所示。光透射检测法具有在高粉尘浓度情况下测量准确的特点。

图1-12　光吸收型粉尘浓度监测仪原理示意图

光学法具有非接触检测、检测速度快、适应性广、粒径测量范围宽的优点，可用于气固和气液混合物的浓度检测。但是该方法对于颗粒特性较为敏感，颗粒粒径、形状和颜色都会对检测结果造成影响；同时要求检测精度高，数据计算处理复杂，浓度检测范围低（否则影响透光性）；另外，光学测量系统容易受到粉尘污染而影响测量准确度，因此该方法主要用于实验室多相物浓度的精密标定测试。