题目：移动式粉尘粒度和浓度测量系统

随着经济社会的飞速发展，各种粉尘的出现对生态环境和人类健康带来了极大危害。对其进行有效监测是进行粉尘控制和利用的前提。利用光散射原理进行颗粒粒度分布和浓度检测的方法具有精度高、测量范围宽及实时性好等优点，是一种具有良好发展前景的粉尘检测方法。

本课题基于光散射理论，对粉尘粒度及浓度的检测进行了理论分析与实验研究，具体内容如下：

1．介绍了目前粉尘粒度和浓度测量的主要方法和研究现状。重点研究了光散射法颗粒粒度测量理论、粒度重建算法和浓度测量方法。对于几种典型粒度分布，提出了一种改进的Landweber迭代算法进行了重建；仿真实验表明，与传统的Tikhonov正则化方法和基于?1范数的方法相比，改进的Landweber迭代算法是一种精度高、鲁棒性强的重建算法。

2.对粉尘测量新技术进行了探索，通过对经典衍射光斑中心定位算法的研究，提出了三种针对轴对称光斑图像的中心定位算法，仿真结果表明所提的三种算法精度高、运算速度快、方便实用。在实验平台上搭建了基于DMD的粉尘测量系统，经过对测量数据误差的分析和补偿，采用两种反演算法得到了较好的粒度重建结果，验证了单像素相机结构用于粒度测量领域的可行性。

3．以光散射理论为基础，研究并设计了移动式粉尘粒度和浓度测量系统。主要包括对光学系统、电路系统、样品分散系统和机箱机械结构的设计。光学结构采用前向傅立叶变换结构，以便大角度时精确聚焦。光电探测器模块和样品分散系统分别采用了自主设计的环形二极管阵列探测器和湿法分散系统。仪器机箱美观大方、组装方便，可用于在线测量。

4.在对系统整机调试完成的基础上，对标准粒子板及单一粒径标准粒子溶液进行了测量实验。实验结果表明，标准粒子板粒度分布误差小于5%，两种不同浓度测量值与直角光散射强度成近似的线性关系，测量重复性误差小于2%，验证了该系统的可靠性。