基于动态光散射信号分形的颗粒测量技术研究

颗粒的动态光散射信号具有分形特征，通过对其特征值的分析，可以得到颗粒粒径信息。采用100nm、200nm、500nm和1000nm4种亚微米粒径范围的标准聚苯乙烯乳胶颗粒样品，分别求取了它们的动态光散射信号的分形维数。实验结果表明，颗粒粒径越小，对应的动态散射光分形维数越大；粒径越大，分形维数越小。从而证明了用分形维数表征颗粒粒径的可行性。与相关方法相比，分形方法具有所需的采样数据少、计算简便、适于实时测量等特点。     

动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法的研究与分析

多重散射是传统动态光散射法测量纳米颗粒溶液浓度上限受到限制的主要原因。为此文中提出了动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法,通过改变颗粒入射光和散射光的偏振状态,降低颗粒间多重散射的影响。现利用Mie散射理论分析了入射光与散射光偏振状态之间的关系,并通过实验方法探知偏振光在散射介质中的传输特性,揭示了在动态光散射中使用垂直偏振光作为入射光的实验依据。最后对动态线偏振光散射颗粒测量法和传统光子相关光谱测量法进行了实验及分析,通过两种方法的比较,验证了上述理论的正确性。     

光全散射法颗粒粒径分布测量的改进研究

提出并实验了一种新的光纤型样品池,用于光全散射法测量颗粒粒径及其分布,该样品池的突出特点是消除了池壁散射影响以及容易实现稳定的多波长测试。在颗粒折射率处理方面,引入了洛伦兹色散关系和多波长处理方法,提高了理论的严密性、合理性和实用性。选用公称粒径分别为1.00μm和2.06μm的聚苯乙烯乳胶球标准颗粒做了验证比对实验。结果表明光纤型样品池工作稳定,数据处理显示均值偏差和重复性都小于5%,且优于常规折射率估值方法,体现了改善效果和实用价值。     

用光透消光法测定颗粒物质的折射率

基于Ｍｉｅ光散射理论及Ｌａｍｂｅｒｔ—Ｂｅｅｒ光透射定律，本文提出一种测定颗粒状物质的折射率的有效方法──光透消光法。本文给出了测量原理、方法及对几种标准颗粒折射率的实测结果     

光阻法颗粒粒径测量验证实验

针对低浓度液体介质中颗粒物的数目和粒径检测问题,基于几何光学原理和Mie光散射理论分析,研究光阻法对球形颗粒的检测,采用角散射并结合图像法验证信号测量的一致性。搭建了一套能采用3种方法同步测试的实验系统,通过对实验测得的6种标准颗粒的光阻信号进行标定,对不同标准颗粒脉冲幅值进行统计平均后拟合和优化,通过拟合公式进一步测定了其他颗粒的粒径。结果表明,对于标称为15.0μm和63.6μm标准颗粒的数目中位径与标称值偏差均小于2%,同时对于混合颗粒也具有较好的区分能力。     

动态光散射颗粒分布软测量

考虑传统动态光散射颗粒粒度分布测量用的反演算法复杂、精度不够、抗噪能力差,本文基于大数据思想,提出了一种动态光散射颗粒分布软测量方法。该方法通过调节颗粒粒度分布形状参数获得大量自相关函数及其对应颗粒分布的数据;使用这些数据对子学习机进行训练。最后,针对训练数据维数较高的特点对传统Bagging算法进行改进,并利用改进的Bagging集成算法集成子学习机以提高软测量模型的精度及泛化能力。通过模拟单峰数据和对300nm标准粒径进行软测量开展了验证实验。结果表明,该方法能够较好地测量出不同动态光散射颗粒分布的峰值及分布宽度,模拟单峰数据测量峰值精度可达1nm,300nm和503nm,标准粒径测量精度分别可达3nm和4nm,优于一般的反演算法。该软测量方法为动态光散射颗粒分布测量开辟了新的途径。     

基于面阵CCD的散射式激光粒度测量方法研究

研究了基于CCD传感的激光粒度测量方法和优化。在系统设计和实验参数优化基础上,设计了CCD传感器的光环尺寸,并基于Mie散射理论,建立了理论计算模型,计算了待测颗粒的理论光能分布。对标称粒径为10.9μm和57.9μm的聚苯乙烯乳胶标准颗粒进行实验,获得颗粒散射光能分布图像,提出了一种新的光环中心确定方法,并由编写的图像处理程序分析散射光能分布。颗粒粒径的反演结果与标称尺寸比较表明,用此测量方法得到的颗粒散射光能分布与其理论分布较一致,稳定性与重复性较好。     

基于Mie散射的水中油污在线检测技术研究

近年来,陆地、海洋等水体频发漏油污染事件,水中油类污染检测刻不容缓。基于Mie散射原理,提出了一种采用近红外光散射技术实现水中矿物油含量在线检测方法。近红外半导体激光器(LD)发射光照射在待测溶液上,在线阵CMOS感光器件上接收到被测溶液前向小角度连续点散射光,分析、处理散射光分布数据,从而确定水中矿物油的种类及其浓度。实验测定了不同浓度不同种类矿物油样本的散射曲线,验证了理论分析的结果。设计的近红外光散射技术可用于水中油含量的在线监测。     

尘埃粒子的激光散射测量

激光散射法是快速、准确测定尘埃粒子大小的新方法。从Mie散射理论出发,提出了尘埃粒子的激光散射测量系统中各部分的设计要求,以及达到这些要求的一般方法。给出了一个测量系统的实例。     

用动态光散射时间相干度法测量纳米颗粒粒径

针对传统动态光散射法测量纳米颗粒粒径算法复杂、速度慢、成本高等问题,提出了一种通过改变动态散射光信号时间相干度来测量纳米颗粒粒径的方法,并对其所采用的算法和测量系统进行研究.首先,介绍了动态光散射测量法的基本原理,并引出系统相干度的概念(包括时间相干因子和空间相干因子).接着,从光电探测器的统计特性出发,通过对光子计数...     

用动态光散射现代谱估计法测量纳米颗粒

为了解决目前动态光散射软件信号分析法采用的自相关和功率谱估计存在分辨率和方差较低,以及能谱泄漏问题,提出了基于现代功率谱估计的动态光散射信号分析法。对该系统所采用的现代功率谱估计算法和测量系统进行了研究。首先,介绍了动态光散射测量法涉及的光子相关光谱理论和散射光谱估计理论。接着,描述了基于现代功率谱估计的动态散射光谱法,特别是其中阶数p的计算方法。然后,介绍了测量系统,包括硬件部分的光学系统和信号采集处理系统,软件部分的系统开发流程。最后,对粒径分别为30、50、100nm的乳胶球标准颗粒溶液(透光率为96%)进行了实验。实验结果表明:现代谱估计分析法的测量均值误差和重复性误差的平均值分别为1.88%和1.62%,满足国标要求的均值误差和重复性误差2%。     

纳米体系粒度分布的X射线小角散射表征

本文简要介绍了国内外有关粒度分析标准的制定状况；重点描述了X射线小角散射法测定纳米粉末粒度分布的基本原理，数据处理方法和结果的实验验证；并对该分析方法的特点和若干相关问题进行了讨论。     

多波长消光测粒技术的一种改进方法

:在详细研究现有多波长消光测粒技术的基础上 ,分析了各个波长下各透射光强之间的内在联系 ,并提出消光测粒技术在具体应用中的一种新的改进方法。     

动态光散射激光粒度仪的特点及其应用

本文简要阐述了动态光散射激光粒度仪的基本原理,并介绍了美国BECKMAN COULTER公司的DelsaTM Nano C的主要性能。着重分析了影响测量结果准确性的主要因素,其中包括仪器选择、样品分散、设置测量参数等,并举例说明不同条件处理样品对测试结果的影响。最后概括了该仪器在纳米材料研究领域的应用情况。     

光学粉尘浓度测量仪响应特性曲线的计算与分析

根据 Mie散射理论计算了 5种光学粉尘浓度测量仪的光散射响应特性曲线 ,对照呼吸性粉尘在人体呼吸道中的沉降效率曲线 ,对这些光学粉尘浓度测量仪的响应特性进行了分析。得出的结论是 :采用近前向型光散射结构、多波长照明光源和大孔径散射光收集系统的光学粉尘浓度测量仪 ,其响应特性曲线更接近于人体对呼吸性粉尘的采集效率     

主成分分析在光全散射特征波长选择中的应用

为了能在用光全散射法测量颗粒粒径时选择对粒径影响较显著的特征波长进行测量,通过在可见及可见-红外波段内对粒径服从单峰R-R分布颗粒系的消光光谱,一阶微分以及二阶微分消光光谱进行主成分变换,提出一种特征波长选择方法。该方法首先对颗粒系的一阶微分消光光谱进行主成分变换,然后将每个波长下的一阶微分消光谱对主成分贡献率的大小作为特征波长选择的主要依据,并将光谱范围的边界波长也作为特征波长。分别对粒径服从单峰及双峰R-R分布的颗粒系进行数值仿真,并采用标准颗粒的实测数据进行验证。验证结果显示,采用基于主成分分析的波长选择方法计算方便、易于实现,得到的标准颗粒粒径反演误差均小于3%,表明采用提出的波长选择方法能够保证选出的光谱消光值具有较高的信息量。