Peter Borggräfe : Erweiterung des Meßbereichs von optischen Partikelzählern durch gezielte Reduzierung der Störquellen und mit digitalen Signalverarbeitungsmethoden
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2 Meßverfahren zur Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen eines Aerosols
2.1 Eigenschaften von Partikeln
2.2 Darstellungsarten für stochastische Größen
2.3 Vergleich unterschiedlicher Meßverfahren
3 Funktionsweise optischer Partikelzähler
3.1 Lichtstreuung an Partikeln
3.2 Aufbau und Arbeitsweise des Partikelzählers
3.3 Qualitätsmerkmale
3.4 Auswirkungen von Störungen
4 Theoretische
und experimentelle Charakterisierung des Signalgemisches
optischer Partikelzähler
4.1 Nutzsignal
4.2 Störquellen
4.2.1 Elektronisches Rauschen
4.2.1.1 Photodetektor
4.2.1.2 Transimpedanzverstärker
4.2.2 Optisches Rauschen
4.2.2.1 Lichtquelle
4.2.2.2 Streulicht von Molekülen in Abhängigkeit vom thermodynamischen Zustand des Aerosols
4.2.2.3 Streulicht von nicht idealen Oberflächen
4.3 Quantitative Angabe der einzelnen Störanteile
4.4 Beispiele zur Reduzierung der Störungen an den Quellen
5 Optimierung der Signalverarbeitung mit den gewonnenen Erkenntnissen aus den Untersuchungen der Signal- und Störprozesse
5.1 Signalverarbeitungsmethoden zur Erhöhung des Signal- Rauschabstandes
5.1.1 Herkömmliche Signalverarbeitungsmethoden
5.1.2 Matched Filter für weißes und farbiges Rauschen
5.1.3 Matched Filter mit Verwendung höherer Momente
5.1.4 Vergleich der Filter bzgl. ihres SNR-Gewinns
5.2 Erkennung und Klassierung von Partikelsignalen
6 Nutzen der Reduzierung von Störquellen und der Signalverarbeitungsmethoden für optische Partikelzähler
6.1 Genauigkeit der Größenanalyse
6.2 Verbreiterung der realen Partikelgrößenverteilung
6.3 Zählwirkungsgrad
6.4 Untere Nachweisgrenze bezüglich der Partikelgröße
6.5 Fehlzählrate
6.6 Fazit
Anhang
A.1 Herleitung des Matched Filters
A.2 Momenterzeugende Funktion
A.3 Kumulantenerzeugende Funktion
B.1 Versuchsaufbau zur Messung von Streulicht
B.1.1 Beleuchtung des Meßvolumens
B.1.2 Streulichtdetektion
B.1.3 Gehäuse
B.1.4 Aerosolführung
B.1.5 Justierung der Optik auf das Meßvolumen
B.1.6 Funktionsprüfung und Kalibrierung
B.1.7 Auswerteeinheit für die Streulichtsignale
B.2 Kommerzieller optischer Partikelzähler LPC 3751 von TSI