izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-4-14-19izmertech-1773Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSДостоверность результатов измерений загрязнения воздуха твёрдыми частицами методом детектирования рассеянного лазерного излученияReliability of the results of measurements of air pollution by solid particles by the method of detection of scattered laser radiationМарисельвамА. K.MariselvamA. K.

Ченнаи

Chenna

mariselvamak@gmail.comПадманабханK.PadmanabhanK.

Ченнаи

Chenna

ck_padmanabhan@rediffmail.comШиванесанС.SivanesanS.

Ченнаи

 

Chenna

sivanesh1963@gmail.comТехнологический колледж Алагаппы; Университет АнныИндияAlagappa College of Technology; Anna UniversitIndia202028062023041419Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1773

Проблема измерения параметров частиц пыли в окружающей среде в настоящее время актуальна для жителей густонаселённых городов. Измерения размера и функции распределения по размерам частиц пыли осуществляются с помощью приборов, работа которых основана на методе рассеяния лазерного излучения. Выполнен анализ метода измерения, базирующегося на сферической модели частиц и теории дифракции Ми. Показана возможность ошибочной индикации результатов измерений широко применяемыми портативными измерительными приборами параметров пыли. Для вычисления индикатрисы рассеяния лазерного излучения на частицах размером 2–10 мкм разработана специальная программа в среде MATLAB. В результате решения системы линейных неоднородных алгебраических уравнений оценена функция распределения частиц по размерам при условии измерения интенсивности рассеянного лазерного излучения не менее чем при двух фиксированных углах рассеяния. Для экспериментальной оценки указанной функции распределения использованы четыре простых фотоприёмника при разных фиксированных углах рассеяния.

The problem of measuring the parameters of dust particles in the environment is currently relevant for residents of densely populated cities. Measurements of the size and size distribution function of dust particles are carried out using instruments based on the method of scattering of laser radiation. The analysis of the measurement method based on the spherical particle model and the theory of Mie diffraction is performed. The possibility of erroneous indication of measurement results by widely used portable measuring instruments of dust parameters is shown. To calculate the scattering luminous flux by particles with a size of 2–10 μm in laser radiation, a special program was developed in the Matlab medium. As a result of solving a system of linear non-homogeneous algebraic equations, the particle size distribution function is to be estimated under the condition that the intensity of the scattered laser radiation is measured by at least two fixed scattering angles. For the experimental estimation of this distribution function, four simple photodetectors were used for different fixed scattering angles.

концентрация частицзагрязнение воздухачастицы РM25 (particulate matter) размером менее 25 мкмтеория рассеяния Мираспределение частиц по размерам.particle concentrationair pollutionparticulate matter PM25 (particles up to 25 μm in size)Mie scattering theoryparticle size distribution.ReferencesLoomis D., Huang W., and Chen G., Chinese Journal of Cancer, 2014, vol. 33, nо. 4, pp. 189–196. DOI: 10.5732/cjc.014.10028. Loomis D., Huang W., and Chen G., Chinese Journal of Cancer, 2014, vol. 33, nо. 4, pp. 189–196. DOI:10.5732/cjc.014.10028Borghi F., Spinazzè A., Rovelli S., Campagnolo D., Del Buono L., Cattaneo A., Cavallo D. M., International Journal of Environmental Research and Public Health, 2017, vol. 14, nо. 8, pp. 1–15. DOI:10.3390/ijerph14080909Borghi F., Spinazzè A., Rovelli S., Campagnolo D., Del Buono L., Cattaneo A., Cavallo D. M., International Journal of Environmental Research and Public Health, 2017, vol. 14, nо. 8, pp. 1–15. DOI:10.3390/ijerph14080909PM2.5 Measurement sensor interface to Node MCU, Electronics For You, October 2018.PM2.5 Measurement sensor interface to Node MCU, Electronics For You, October 2018.Borghi F., Spinazzè A., Campagnolo D., Rovelli S., Cattaneo A., and Cavallo D. M., Sensors, 2018, vol. 18, nо. 9, pp. 1–21. DOI:10.3390/s18093089Borghi F., Spinazzè A., Campagnolo D., Rovelli S., Cattaneo A., and Cavallo D. M., Sensors, 2018, vol. 18, nо. 9, pp. 1–21. DOI:10.3390/s18093089Bohren C. F., and Huff man D. R., Absorption and Scattering of Light by Small Particles, New York, Wiley & Sons,1983.Bohren C. F., and Huff man D. R., Absorption and Scattering of Light by Small Particles, New York, Wiley & Sons, 1983.Mätzler C., MATLAB Functions for Mie Scattering and Absorption, Bern, Institute of Applied Physics, University of Bern, 2002.Mätzler C., MATLAB Functions for Mie Scattering and Absorption, Bern, Institute of Applied Physics, University of Bern, 2002.Van de Hulst H. C., Light Scattering by Small Particles, New York, Dover publications Inc., 1981.Van de Hulst H. C., Light Scattering by Small Particles, New York, Dover publications Inc., 1981.Yu X., Shi Y., Wang T., and Sun X., PLOS ONE, 2017, vol. 12, nо. 8, pp. 1–15. DOI: 10.1371/journal.pone.0181575.eCollection2017Yu X., Shi Y., Wang T., and Sun X., PLOS ONE, 2017, vol. 12, nо. 8, pp. 1–15. DOI:10.1371/journal.pone.0181575.eCollection2017Gong R., and Williams K., 26th Australasian Transport Research Forum, 1–3 October 2003, Wellington, New Zealand, pp. 1–12.Gong R., and Williams K., 26th Australasian Transport Research Forum, 1–3 October 2003, Wellington, New Zealand, pp. 1–12.Badura M., Batog P., Osiadacz A. D., and Modzel P., 10th Conference on Interdisciplinary Problems in Environmental Protection and Engineering, Polanica-Zdrój, Poland, 10–12 April 2018, pp. 1–8. DOI:10.1051/e3sconf/20184400006Badura M., Batog P., Osiadacz A. D., and Modzel P., 10th Conference on Interdisciplinary Problems in Environmental Protection and Engineering, Polanica-Zdrój, Poland, 10–12 April 2018, pp. 1–8. DOI:10.1051/e3sconf/20184400006Shao W., Zhang H., and Zhou H., Sensors, 2017. vol. 17,nо. 5, pp. 1–15. DOI:10.3390/s17051033Shao W., Zhang H., and Zhou H., Sensors, 2017. vol. 17, nо. 5, pp. 1–15. DOI:10.3390/s17051033

The authors declare that there are no conflicts of interest present.