基于光散射法和电荷感应法融合的粉尘浓度检测技术

赵 政， 李德文， 吴付祥， 刘国庆

(1.重庆大学 资源与安全学院， 重庆 400044； 2.中煤科工集团重庆研究院有限公司， 重庆 400037； 3.煤炭科学研究总院， 北京 100013)

粉尘在矿山工业中对作业人员危害很大，长期吸入会引发尘肺病；粉尘浓度在一定的现场条件下可能引发粉体爆炸.因此，对粉尘浓度进行在线连续检测是保障作业人员人身安全的重要手段[1].目前，行业内应用最多的粉尘浓度检测方法是光散射法和电荷感应法[2].而基于两种方法的粉尘浓度检测技术的推广，证明了其对矿山粉尘在线检测的可行性[3].

肖赛[4]研究了单个粉尘颗粒的光散射特性，计算了不同尺寸粉尘颗粒的散射强度以及消光系数、散射系数随尺寸参数的变化； Han等[5]基于MIE理论，研究了粉尘颗粒周围介质对散射信号的影响，发现归因于介质的相对折射率； Clementi等[6]提出了一种通过静态光散射测量来表征球形粉尘颗粒的数值方法； Gajewski[7]建立了探针电位与动态空间的粉尘颗粒电荷密度和净电荷之间的数学模型；刘东旭等[8]基于电荷感应原理，设计了电荷感应法粉尘浓度传感器，对粉尘浓度与感应电流之间的关系进行试验研究.

国内外学者已对光散射法和电荷感应法检测粉尘浓度进行了宏观和微观研究，但目前部分学者，比如李德文等[9]发现：光散射法适用于低粉尘浓度检测，电荷感应法对高粉尘浓度检测有优势；反之，光散射法对高粉尘浓度、电荷感应法对低粉尘浓度的检测有局限性；……