小角前向散射测粒仪探测器偏心对颗粒粒径测量的影响

基于Mie散射理论的小角前向散射激光测粒技术已广泛应用于各种领域。在该测粒技术中要求光电探测单元中心与入射光轴严格对中,以保证测得的散射光能分布及所得粒径分布的准确性,然而在实际测量中很难保证精确对中。利用Mie散射理论,通过模拟计算研究对中不良（主要是偏心）对测量结果的影响,并对结果进行了分析。     

Chin-Shifrin变换反演算法在煤粉颗粒粒径在线测量中的应用研究

研究了颗粒的光散射现象,提出用于煤粉颗粒粒径测量的Chin-Shifrin变换反演算法。该算法采用线阵CCD为光电探测器,基于Fraunhofer衍射原理对小粒径颗粒的散射光强进行反演计算。在分析算法原理的基础上,给出了反演计算相应积分角度区间的计算公式。通过数值模拟,用Chin-Shifrin变换反演平均粒径为90um煤粉颗粒,仿真结果表明,粒度分布测量的相对误差小于4%。     

考虑复散射的颗粒群光散射蒙特卡罗算法研究

在Ｍｉｅ光散射理论对单个颗粒光散射计算的基础上，应用蒙特卡罗直接模拟方法实现对颗粒群的复散射计算，得出了不同粒径及分布、不同颗粒浓度条件下，颗粒群的复散射光强分布，该方法可用于在线颗粒测量中的复散计算。     

煤粉颗粒的光散射特性分析

本文应用Mie散射理论,对煤粉颗粒的光散射特性进行了数值计算,求得了散射光强度函数i_1与散射系数Ks等随复折射率m,散射角θ和无因次尺寸参数α的变化规律,着重分析了复折射率的实部和虚部随煤种而变的煤粉颗粒的光散射特性,并对结果进行了分析。本文所得结论对煤粉颗粒尺寸的光学测量系统的设计有一定的指导意义。     

基于后向散射理论的陶瓷泥浆陶土含量检测

依据Mie散射理论,分析散射粒子与散射光强的关系,在入射波长、入射光强、探测距离、粒径尺寸参量、折射率,后向散射角已知时,后向散射光强就与粒子数浓度成正比。在实验中,把激光信号通过双D型光纤传感器中的一支光纤射入陶瓷泥浆,另一支光纤接收陶瓷泥浆颗粒对激光信号的后向散射光线。记录、分析这组电压值和陶瓷泥浆质量分数的关系后知道:含陶土量为0%～40%之间的数据曲线是非线性的,在陶土含量为40%～60%之间的数据曲线是线性的。分别检测质量分数为40%、60%的陶瓷泥浆样本,激光后向散射光线经过信号处理得到电压值,获得一个直线方程。分别检测质量分数为40%～60%之间的多个陶瓷泥浆样本,得到一组与陶瓷泥浆样本质量分数相对应的电压数值,从而证明了直线方程的正确性,也进一步证明后向散射光强与粒子数质量分数成正比这一结论的正确性。     

金属颗粒的光散射模拟

以Mie理论为基础,用数值计算方法分析了金属球型颗粒的光散射特性,给出了金属颗粒对平行入射光的散射强度函数和散射偏振度的数值计算方法。利用Matlab软件模拟得到了散射光强度函数和偏振度随散射角和尺度参量变化的三维图。模拟结果表明:偏振峰个数随尺度参量的增大而增多,偏振峰之间的距离随尺度参量的增大而缩小。这种变化趋势可以作为检测金属颗粒粒径的理论依据。     

相对折射率对于颗粒尺寸测量结果的影响分析

根据Mie光散射理论,如果颗粒的尺寸(或分布)保持不变,那么由颗粒的不同相对折射率就可以得到不同的散射光能量分布。因此,颗粒尺寸测量仪的测量结果将受到被测颗粒的相对折射率的影响。本文将从理论计算和实验结果两个方面来分析被测颗粒的相对折射率对测量结果的影响。     

模拟舰船尾流气泡的前向散射

为了系统的研究舰船尾流中气泡的激光前向散射特性,本文通过自行设计的试验系统模拟舰船尾流气泡.结合Mie散射理论和水下光散射特性,探讨了气泡幕激光前向散射特性.实验选用波长为632.8nm的激光,暗室内在不同介质以及不同气泡密度的条件下,测量了气泡幕的激光散射光照度.结果表明散射光照度主要分布在前向0°角附近,散射光与气泡的密度成反比,气泡密度低时外部光照对散射光影响更加明显.     

粒子散射的几何光学模型中的多值散射角函数计算

对大颗粒散射特性分析通常采用物理意义清晰的几何光学近似模型(GOM)计算散射光强。本文分析了GOM,针对散射角的多值问题,提出一种基于MATLAB的遍历取值的求解方法,给出了球形大气泡粒子单一阶数散射光强和总散射光强分布图,并与Mie理论和Debye理论光强计算进行了比对,计算结果与Mie理论和Debye理论光强计算吻合很好,验证了算法的正确性。     

基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量

粒子复折射率是计算粒子光散射特性的重要参数.传统的KBr样片透射测量粒子复折射率的方法过程复杂,对颗粒物粒径要求满足Mie散射条件.提出了基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量方法,推导了椭偏法测量复折射率的理论公式,将现场采集的烟尘粒子制备成以玻璃为基底的烟尘粒子薄膜,搭建了基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量实验装置,获得了烟尘粒子多光谱复折射率.实验结果表明,与KBr样片透射法的测量结果吻合较好,这为其颗粒物复折射率的测量提供了新的途径.     

烟尘气溶胶光散射特性的数值模拟研究

为研究光在烟尘气溶胶介质中的传输特性,通过Mie散射算法对单个烟尘颗粒的光学参数(单次反照率、不对称因子等)进行了数值计算.基于辐射输运理论,采用蒙特卡罗法模拟了光在烟尘气溶胶介质中的传输过程,分析研究了在不同颗粒粒径、入射波长以及粒子数密度条件下,入射光通过烟尘气溶胶介质的透射率随光学厚度以及散射光强随散射角的变化规律.研究结果表明:入射波长增大,烟尘颗粒的散射能力减弱,通过烟尘气溶胶介质的光强透射率增大;烟尘颗粒粒径增大,烟尘颗粒的散射能力增强,通过烟尘气溶胶介质的光强透射率减小,且当烟尘颗粒粒径较大(如1μm)时,烟尘颗粒的光学特性变化平缓.     

探测频率对多频声学测沙技术测量误差的影响

为了探究多频声学测沙技术在高泥沙浓度水流中应用的可行性以及探测频率对测量误差的影响,以黄河典型泥沙浓度和粒径剖面数据为基础,应用能量比反演算法,建立反演仿真模型,开展误差分析以及测量误差关于测量频率的敏感性分析.结果显示,声学测沙技术在使用某些与粒径相关的频率测量时,可以明显减少测量误差,具有应用可行性.基于此低误差测量结果,提出优选频率的概念,分析得出,相对浓度而言,优选频率与泥沙粒径的相关性更高.根据是否考虑粒子散射衰减,分别计算出高、低泥沙浓度水流中优选频率与粒径的关系曲线.两组曲线变化趋势一致,但由于粒子散射衰减,高泥沙浓度水流中优选频率整体取值较小.     

基于多重光散射法及DLVO 理论研究TiO2 纳米颗粒在有机溶剂中的分散稳定性

利用Turbiscan多重光散射法研究了不同浓度的TiO_2纳米颗粒在混合有机溶剂悬浮体系中的分散稳定性及其影响因素。考察了不同浓度TiO_2纳米颗粒在混合有机溶剂中的粒径变化情况。基于DLVO理论分析了TiO_2纳米颗粒分散稳定性的机理。研究结果表明:随着混合有机溶剂悬浮体系中TiO_2纳米颗粒浓度逐渐增大,悬浮体系稳定性趋于下降,TiO_2颗粒粒径逐渐增加且运动速率加快,其机制在于TiO_2粒子间的光子自由程逐渐降低,相互间的吸引作用力逐渐增大。     

溶胶颗粒粒径分布测量的分光光度计法研究

以常规廉价的普通型分光光度计为基本装置，配以自行开发的计算机软件，构成溶胶颗粒粒径分布测量系统，以代替激光颗粒仪的功能。通过对聚苯乙烯乳胶样品的测定表明，所采用的基于米氏光散射理论的测量溶胶颗粒粒径分布的分光光度计方法，与扫描电镜方法和动态散射方法比较，所测得的胶粒的数量平均直径和重量平均直径均在实验误差允许的范围之内。     

固定粉尘环境下激光衰减特性分析

为了减少环境对激光传输的干扰,依据Mie散射原理,提出了激光检测法.设计密度可控的密闭试验箱,选择波长为0.65μm的激光光束通过不同浓度粉尘的环境,在分布近似均匀的模拟环境中,设计了传输模型,分析了粉尘环境中激光的传输规律.研究结果表明:当粉尘浓度在100~230g/m3之间时激光信号衰减最快,当浓度大于230g/m3之间时,激光信号衰减基本保持不变.实验结果的拟合曲线与模型曲线相吻合,验证了激光在不同粉尘浓度中的衰减特性和传输模型的正确性.     

光角散射法测量气固两相自由射流中颗粒运动的速度

气固两相等温自由射流的研究对改善煤粉喷射燃烧效率,提高燃料利用率具有重要意义。为测量两相等温自由射流中颗粒相的速度场,作者根据Mie散射理论设计建立了一套激光角散射测速装置,并用该装置在气固两相流试验台上进行了颗粒运动速度的测量。试验物料采用氧化铝粉末,筛分范围为48～153μm。实测结果与毕托管测得的单相气流速度分布进行了比较,两者相吻合。可以预期在结构工艺上加以完善即可用于生产过程。     

纤维蛋白原与白蛋白的光散射特性

利用激光散射法对健康人血中的纤维蛋白原及生物制品白蛋白的光散射特性进行了研究，测量了不同浓渡下这两种大分子的散射光强和透射光强，并给出了相应的微现散射系数，对研究血中成分的微观特性和基于光散射方法设计医疗检测仪器提供了理论依据．     

激光多普勒测速仪对城市煤气火焰气流速度分布的测量

激光多普勒测速仪(LDV)是应用激光多普勒效应来检测流体中和流体以同一速度移动的颗粒的散射光频率而测定流体速度的仪器。LDV 的出现为火焰的气流速度的测量提供了一个崭新的手段。将 LD 与一较理想的粒子发生器配合使用,可以测得城市煤气本生型火焰的气流速度分布曲线。此曲线在教学、科研和技术上都有重要意义。本文对测量方法和测量装置作一介绍,并对测量结果进行分析与讨论。受篇幅限制,测量数据、照片及一些理论推导从略。     

激光差分探测的悬浮物浓度测量技术研究

为了实现对烟雾、粉尘等悬浮物浓度的实时检测,提出一种基于激光差分探测的悬浮物浓度测量方法.通过研究激光在悬浮颗粒中传输时的特性,获取了悬浮物浓度与光强之间的衰减关系;借助于参考光路与测试光路做信号差分放大,消除了其他外界干扰光以及环境对测试精度的影响;搭建了基于激光差分探测的悬浮物浓度检测系统,对测量方法进行了验证.研究结果表明:通过对悬浮颗粒的检测,在不影响悬浮物颗粒分布特征的前提下,可实现对浓度的实时检测,其测量精度优于12%,验证了该测量方法具有实际可行性.     

舰船尾流微气泡光偏振特性分析

用利光散射原理和Mie理论,建立舰船尾流光散射模型,并着重用线偏振光对气泡进行散射仿真,模拟线偏振光经过尾流气泡后,前向散射光与后向散射光的退偏效应的差异,进而提出一种尾流测量的新方法。文章计算了尾流中微小气泡在不同半径、入射光波长和不同散射角条件下光的退偏特性。结果表明,入射光通过尾流气泡散射后,散射光的偏振效应前向退偏程度比后向退偏程度更强,且不同波长入射光和不同直径气泡表现出不同偏振特征,表明对偏振光退偏效应进行探测携带信息量大、容易识别,这对用偏振光进行舰船尾流探测有着重要意义。