光散射粒度测量中采用Fraunhofer衍射理论或Mie理论的讨论

从理论和实验两方面出发,讨论了颗粒的折射率对光能分布及粒径分布反演结果的影响,同时给出了衍射理论的完整适用条件及基于衍射理论的粒度仪的最佳光靶尺寸。     

用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差

从实验数据，物理和几何光学的定性分析及Ｍｉｅ理论的严格计算等三个方面证明了即便是远远大于光波长的颗粒的散射光场，其实际光能分布与衍射理论给出的结果之间也有不可忽略的误差：表现为较大散射角上实际的散射光能远大于衍射理论光能。按照衍射理论的计算结果，这一误差等效于１μｍ左右的颗粒产生的光能分布。如果颗粒对光具有吸收性，则误差将显著减少。     

用激光散射法测量大颗粒时使用衍射理论的误差

从实验数据，物理和几何光学的定性分析及Ｍｉｅ理论的严格计算等三个方面证明了即使是远远大于光波长的颗粒的散射光场，其实际光能分布与衍射理论给出的结果之间也有不可忽略的误差；表现出较大散射角上实际的央求我能远大于衍射理论光能，按照衍射理论的计算结果，这一误差等效于１μｍ左右的颗粒产生的光能分布，如果颗粒对光具有吸收性，则误差将显著减少。     

激光粒度测试结果影响因素分析

针对目前市面上激光粒度仪品牌、型号众多,但激光粒度测试结果差异较大的现象,以清华大学研制的球形石英粉标准样品为测试样品,使用不同厂家的激光粒度仪,通过激光散射法,对比不同复折射率下的检测结果,探究激光粒度测试结果的影响因素。研究发现,针对同种样品、不同厂家的激光粒度仪检测结果偏差较大。折射率与吸收率对粒度检测结果有较大影响,折射率的影响比吸收率的影响大,但随着吸收率增大可以逐渐抵消折射率的变化给粒度检测结果带来的波动,使检测结果趋于稳定。通过寻找拟合残差与粒度检测结果之间的变化规律,发现残差值越小,理论散射光强与实际检测光强的偏差越小,检测结果越趋于一个较稳定的值,但对比发现目前激光粒度测试用户根据残差值判断待测样品折射率的方法并没有可靠的依据。通过比较不同样品的最小残差值,发现同种样品的不同粒度区间对应的折射率与吸收率不同,从而证明粒度检测行业内以每种物质固定的折射率和吸收率来进行粒度测试的方法缺乏实际依据。     

激光衍射法中光学模型对B4 C粉末粒度分布测量结果的影响

选了四种不同平均粒径的B4C粉末分别用激光衍射法仪中Fraunhofer（夫朗和费）衍射和Mie（米氏）散射光学模型测量其粒度分布和平均粒度，结果表明，对于粒径界于10－15μm之间的粉末，无需知道材料对光的折射率和吸收率，其应用Fraunhofer衍射理论测理的结果与应用Mie散射理论测得的结果近似，但分布线有一定的区别，对于＞15μm粉末，在两种模型下分布曲线与平均粒径皆接近；而对于＜10μm的粉末，必须采用Mie散射光学模型，并需预先知道材料的光学特性。     

高次衍射对激光粒度分析的影响

本文介绍了激光闰原理及高次衍射现象产生的原因,从理论上推导了高次衍射哟度的分布公式,分析了高次衍射对激光测粒度产生的影响,讨论了获得了最大有效信号强度时颗粒在分散相中的最佳体积浓度。     

激光粒度分析的傅立叶光学原理

证明了激光粒度分析装置是典型的二维傅立叶变换系统 ,讨论了激光粒度分析过程中的基本傅立叶光学原理 ,推导了颗粒一级近似和二级近似的衍射模型。     

Mie理论在静态光散射粒度测量的应用下限研究

测量下限是光散射颗粒测试技术的关键问题。本文通过理论分析、比较归一化散射光强的分布图和构造方差函数F(d)对颗粒散射光的光强分布进行了定性和定量的讨论,对Mie散射向Rayleigh散射趋近的情况进行了分析,讨论了散射光光强大小的分布,分析了测量不同粒径的颗粒的可行性,最终得到在入射光源是波长为0.6328μm的He-Ne激光器的情况下,当粒径d取200nm以上时,不同粒径颗粒的M ie散射光强分布有较大差别,适合用静态光散射的方法来判断颗粒粒径。     

激光粒度仪颗粒联测的结果与评价

为了解不同激光粒度仪的硬件、软件等方面差异对粒度测量结果的影响,用4种颗粒形状不同的粉末在不同公司生产的激光粒度仪上进行测试。结果表明:激光粒度仪测试结果重复性很好;对于球形粉末和形状较规则的粉末,大部分激光粒度仪测得的中位径值之间可以比较;而粒径范围较宽和不规则形状粉末,个别仪器测量的中位径值有差异。     

激光粒度测量中的一种无模式综合反演算法

在目前常用的激光粒度仪无模式反演算方法的优点和缺点基础上,为了实现各种方法的稳定性与准确性的统一,本文中提出一种综合的无模式反演算法——二阶段迭法算法,综合采用了改进共轭梯度法和松弛迭代法各自的优点,在稳定性和准确性方面得到了一定程度的改进。经计算机模拟测量误差实验及国家标准颗粒实验的双重验证:该算法对单峰和多峰的分布具有较准确的分辨能力,且对噪声信号的抗干扰能力较强。     

光散射粒度测量中Mie理论两种改进的数值计算方法

本提出了两种Ｍｉｅ散射程序算法：改进连分式方法和修正倒推法。改进连分式方法对Ｌｅｎｔｚ提出的连分式数值计算方法进行了改进,ｉｅ程序的计算范围大大拓宽;颗粒当量直径达到１０＾５,折射率虚部绝对值达到１０＾５。解决了以往一些算法不稳定的现象。     

消光法粒度测量中折射率反演问题研究

利用多波长消光法,在已知粒度分布前提下,采用遗传算法对折射率进行了反演。相比于传统的优化方法通常获得的局部最优解,该算法获得的折射率结果逼近全局最优解。反演采用的波长数目和颗粒单分散性的优劣影响解的可靠性。尽量多地获得透射谱信息以及增大颗粒系的分散性可以是测量结果更准确。由于亚微米和纳米级颗粒的消光系数-折射率曲线的单值性关系比微米级颗粒更为明显,导致其目标函数的多峰分布程度得以降低,使反演的抗噪能力增强,折射率更易于获得。     

激光粒度测量的应用与前景

激光粒度仪是一种应用广泛而又比较有发展前途的粒度测量设备.介绍了激光粒度仪的测量原理,介绍和对比了Fraunhofer衍射和Mie散射理论在激光粒度仪中的应用,探讨了如何评价激光粒度仪以及在线测量的一些技术难题,并展望了激光粒度仪的应用前景和发展方向.     

消光法乳剂颗粒粒径测量中浓度影响分析

为了研究消光法颗粒粒径测量过程中浓度对测量结果的影响,根据Lambert-Beer定律,对不同浓度下的乳剂采用多波长消光法进行测量分析,同时采用蒙特卡罗法进行数值模拟分析。实验和数值结果均表明:浓度对消光法测试结果的影响效果存在一个临界浓度范围。对于脂肪乳剂,该临界浓度出现在质量分数1.8‰左右;对于橄榄油乳剂,临界浓度则出现在0.5‰～0.6‰之间。超过该范围后,测量的粒径将受浓度变化剧烈影响。     

激光散射法测量烟幕质量浓度的试验研究

为实现实时测量烟幕粒子数浓度、质量浓度和烟幕粒子的粒径分布,开发一种烟幕质量浓度测量装置,该装置采用激光前向散射原理和消光法测量原理相结合的方法。通过测试数据,可以计算出某一时刻的烟幕粒子数浓度和质量浓度的平均值。结果表明:烟幕质量浓度测量装置运行正常,粒径及粒径分布测量值准确。     

改进的遗传算法在粒径测量中的应用

在光全散射法粒径测量中,基于改进的遗传算法反演颗粒系的粒径分布.在独立模式下,粒径反演为求解约束优化问题,将改进的遗传算法与模拟退火算法相结合,克服了罚函数遗传算法反演时罚系数难以确定以致极易产生不可行收敛解的不足.在非独立模式下,采用改进的遗传算法能够在3个波长下较准确地反演粒径分布.在光全散射法中采用改进的遗传算法反演粒径分布是可行的,反演结果稳定可靠,避免了基本遗传算法容易过早收敛而使反演结果陷入局部解的缺陷.     

自拍外差混合光子相关谱与微粒粒径测量

对实际微粒体系的自拍与外差混合的光子相关谱(PCS)进行了理论分析与模拟计算,结果表明用纯自拍或纯外差算法反演自拍与外差混合的PCS时得到的微粒粒径相对误差可迭100%.提出了一种从混合PCS反演微粒粒径的方法.搭建了一套能够产生混合PCS的模拟实验装置.用其分别对含有标称粒径为60nm和200hm的标准聚苯乙烯乳胶球微粒体系进行了测量.实验结果表明,用本丈提出的方法反演混合PCS得到的微粒粒径与标称值的相对误差均在5%以内.