4.2.1　测量原理

4.2.1　测量原理

采用Lambert-Beer光透射定律计算云雾粒子浓度的原理如图4-1所示。当强度为I0的平行光入射到云雾粒子群时，由于颗粒对光的散射和吸收作用，出射光强I会有一定程度的衰减，可以通过衰减值表征云雾粒子浓度。

图4-1　光学法云雾浓度测量原理

出射光强I与入射光强I0的关系为

式中，τ 为云雾粒子浓度；l为含有颗粒管道直径。

假设单位体积中有N个直径为D的球形颗粒，则粒子浓度可以计算为

式中，σ 为颗粒的迎光面积；K为消光系数；D为颗粒直径。

消光系数是一个与波长λ、折射率m、粒径d有关的函数，表征为ke（l，m，d）：

式中，α=πd/λ，为无因次尺寸参数；an、bn为Mie系数。

对消光系数进行近似表达：

式中，ρ为归一化尺度因子，其定义为

采用折射率修正系数km：

对消光因子进行修正，有

可得

得到光强衰减与消光因子的关系：

颗粒数量N采用颗粒的重量浓度（质量浓度）C表示，即

最终，计算云雾浓度的理论公式可近似为