多角度動(dòng)態(tài)光散射顆粒粒度反演方法研究

1、a山東理工大學(xué) 山東理工大學(xué) 山東理工大學(xué) 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文多角度動(dòng)態(tài)光散射顆粒粒度反演方法研究 多角度動(dòng)態(tài)光散射顆粒粒度反演方法研究Study Study Study Study on on on on the the the the Inversion Inversion Inversion Inversion Algorithms Algorithms Algorithms Algorithms of of of of P

2、article Particle Particle Particle Size Size Size Size Distribution Distribution Distribution Distributionin in in in Multiangle Multiangle Multiangle Multiangle Dynamic Dynamic Dynamic Dynamic Light Light Light Light Sc

3、attering Scattering Scattering Scattering研 究 生： 劉曉艷 劉曉艷 劉曉艷 劉曉艷指 導(dǎo) 教 師： 申 申 申 申 晉 晉 晉 晉 教 教 教 教 授 授 授 授協(xié) 助 指 導(dǎo) 教 師： John C. Thomas 教 教 教 教 授 授 授 授申請(qǐng)學(xué)位門(mén)類級(jí) 別： 工 工 工 工 學(xué) 學(xué) 學(xué) 學(xué) 碩 碩 碩 碩 士 士 士 士學(xué) 科 專 業(yè) 名 稱： 檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置 檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化

4、裝置 檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置 檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置研 究 方 向： 微 微 微 微 弱 弱 弱 弱 信 信 信 信 號(hào) 號(hào) 號(hào) 號(hào) 檢 檢 檢 檢 測(cè) 測(cè) 測(cè) 測(cè)論 文 完 成 日 期： 2012 2012 2012 2012 年 年 年 年 4 4 4 4 月 月 月 月 20 20 20 20 日 日 日 日單位代碼：10433 10433 10433 10433學(xué) 號(hào)：Y0904145 Y0904145 Y0904145 Y0904

5、145分類號(hào)：TN247 TN247 TN247 TN247密 級(jí)：公 開(kāi)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要I摘 要?jiǎng)討B(tài)光散射技術(shù)是測(cè)量亞微米及納米顆粒的有效方法， 它通過(guò)散射光強(qiáng)的自相關(guān)函數(shù)獲得顆粒粒度及其分布。但是單一角度的動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)，實(shí)驗(yàn)獲得的測(cè)量信息少，反演獲取的顆粒粒度分布的準(zhǔn)確性不高，為了獲得更準(zhǔn)確的顆粒粒度分布，需要獲得更多的先驗(yàn)信息。多角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)是從多個(gè)不同的散射角度測(cè)量光強(qiáng)自相關(guān)函數(shù)并將其結(jié)合到一個(gè)數(shù)據(jù)分析

6、中， 避免了對(duì)一個(gè)未知樣品的散射角度選擇的不恰當(dāng)性， 可獲取不同粒度的顆粒在不同散射角度的散射特性，獲取更多的測(cè)量信息，進(jìn)而獲取更準(zhǔn)確的顆粒粒度分布。雖然多角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)可以給出比單一角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)更準(zhǔn)確的顆粒粒度分布，但是多角度動(dòng)態(tài)光散射的實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜且顆粒粒度反演難度高。本文主要對(duì)動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的角度依賴性、角度校準(zhǔn)噪聲對(duì)顆粒粒度分布的影響、權(quán)重系數(shù)的選取及顆粒粒度反演算法進(jìn)行了深入的研究。主要內(nèi)容包括：1. 分析了多角度動(dòng)

7、態(tài)光散射的基本理論。多角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)需要通過(guò)恰當(dāng)?shù)臋?quán)重系數(shù)將各個(gè)散射角度獲取的光強(qiáng)相關(guān)函數(shù)結(jié)合到一個(gè)數(shù)據(jù)分析中，含噪聲的權(quán)重系數(shù)會(huì)嚴(yán)重影響顆粒粒度分布的準(zhǔn)確性。權(quán)重系數(shù)可通過(guò)各散射角度獲取的散射光強(qiáng)均值或其他方法獲取。2. 研究了動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的角度依賴性。與單峰分布的顆粒體系相比，雙峰分布顆粒體系的測(cè)量結(jié)果受散射角度個(gè)數(shù)的影響更為顯著。 顆粒粒度分布的準(zhǔn)確性并不一定隨著選取的散射角數(shù)量的增加而絕對(duì)地提高， 而是存在一個(gè)最佳的散射角

8、數(shù)量值，超過(guò)這一數(shù)量值，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性可能會(huì)降低。3. 研究了散射角度的校準(zhǔn)噪聲對(duì)顆粒粒度分布的影響。多角度動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)需要在每一個(gè)散射角度進(jìn)行光強(qiáng)相關(guān)函數(shù)的測(cè)量， 散射角度的校準(zhǔn)噪聲會(huì)影響到顆粒粒度分布的準(zhǔn)確性。 模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明小粒度顆粒的單峰分布比大粒度顆粒的單峰分布受散射角度噪聲的影響偏大， 并且含小粒度顆粒的雙峰分布比不含小粒度顆粒的雙峰分布受散射角度噪聲的影響偏大。4. 研究了基于迭代遞歸算法求取權(quán)重系數(shù)的顆粒粒度反演。

9、在多角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)顆粒粒度反演中，權(quán)重系數(shù)的選取關(guān)系到粒度分布的準(zhǔn)確性。 迭代遞歸算法可給出更準(zhǔn)確的權(quán)重系數(shù)， 經(jīng)過(guò)反演運(yùn)算能夠獲得更準(zhǔn)確的顆粒粒度分布， 不同粒度的單峰和雙峰模擬結(jié)果和雙峰實(shí)測(cè)結(jié)果均證明了迭代遞歸算法求取權(quán)重系數(shù)的有效性。5. 研究了基于改進(jìn) Chahine 算法的顆粒粒度反演。 改進(jìn)的 Chahine 算法對(duì)含噪聲的權(quán)重系數(shù)不敏感，當(dāng)權(quán)重系數(shù)的噪聲高達(dá) 10%時(shí)，改進(jìn)的 Chahine 算法仍然可以給出準(zhǔn)確的粒度