華農(nóng)專區(qū)
基本信息
- 作品名稱：
- 空氣顆粒濃度及粒徑分布測量裝置
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
本裝置利用自主搭建的光路系統(tǒng)，一方面測量光經(jīng)過樣品前后的光透過率；另一方面用一個顯微CCD拍攝顆粒圖像，進行數(shù)字圖像處理，用統(tǒng)計的方法得到顆粒的粒徑分布，再結(jié)合Lambert-Beer定律和光透過率,利用Mie散射理論計算不同粒徑顆粒的小光效率因子，就可以計算出空氣顆粒濃度了。
- 詳細介紹：
首先，我們讓激光器經(jīng)過擴束準直后，被一個5:5的分光鏡平均分為兩束。其中一束被透鏡聚焦后被一個光強測量電路接受，所測得得即為原始光強。另一束激光經(jīng)過樣品空間，在這里被顆粒散射后透射出來，同樣被一個光強測量電路接受，測得的光強即為透射光強。透射光強和原始光強之比即為透過率。
在樣品空間的側(cè)邊，有一個有透鏡和裸露感光元件組成的顯微CCD，它是用來拍攝顆粒的前散射像的。這個CCD可以把拍攝到的顆粒圖像直接保存到計算機當中，在計算機上進行數(shù)字圖像處理。經(jīng)過大量的統(tǒng)計，我們得到顆粒的粒徑分布和顆粒的平均粒徑，進而計算得到粒徑的概率分布。
然后，我們結(jié)合Mie散射理論，計算出不同粒徑顆粒的消光效率因子。結(jié)合以上測量的光透過率、顆粒粒徑分布，利用蘭伯特比爾定律，就可以計算出顆粒的計數(shù)濃度。利用顆粒的平均粒徑，就可以換算出顆粒的質(zhì)量濃度。
此外，我們用數(shù)學軟件MATLAB開發(fā)了一個數(shù)據(jù)處理程序以GUI界面，通過GUI界面上的按鈕，我們可以很方便地實行光強采集、數(shù)字圖像處理、濃度計算、計算結(jié)果顯示等一些列功能。- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎
1、2010年11月，參加省大學生物理實驗設(shè)計大賽，獲應用題二等獎
2、2011年3月參加學校課外學術(shù)科技作品競賽，獲一等獎。
3、2011年4月，參加第十一屆“挑戰(zhàn)杯”省大學生課外學術(shù)科技作品競賽，獲一等獎
4、國際學術(shù)會議上發(fā)表一篇學術(shù)論文，預計2011年7月可被ISTP、EI收錄。2010 First International Conference on Cellular,Molecular Biology, Biophysics and Bioengineering(Volume 6) , 2010年；環(huán)境和食品安全主題。
