多角度動態(tài)光散射顆粒粒度反演方法研究

1、a山東理工大學 山東理工大學 山東理工大學 山東理工大學碩士學位論文多角度動態(tài)光散射顆粒粒度反演方法研究 多角度動態(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 教 師： 申 申 申 申 晉 晉 晉 晉 教 教 教 教 授 授 授 授協(xié) 助 指 導 教 師： John C. Thomas 教 教 教 教 授 授 授 授申請學位門類級 別： 工 工 工 工 學 學 學 學 碩 碩 碩 碩 士 士 士 士學 科 專 業(yè) 名 稱： 檢測技術與自動化裝置 檢測技術與自動化

4、裝置 檢測技術與自動化裝置 檢測技術與自動化裝置研 究 方 向： 微 微 微 微 弱 弱 弱 弱 信 信 信 信 號 號 號 號 檢 檢 檢 檢 測 測 測 測論 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 號：Y0904145 Y0904145 Y0904145 Y0904

5、145分類號：TN247 TN247 TN247 TN247密 級：公 開山東理工大學碩士學位論文 中文摘要I摘 要動態(tài)光散射技術是測量亞微米及納米顆粒的有效方法， 它通過散射光強的自相關函數(shù)獲得顆粒粒度及其分布。但是單一角度的動態(tài)光散射技術，實驗獲得的測量信息少，反演獲取的顆粒粒度分布的準確性不高，為了獲得更準確的顆粒粒度分布，需要獲得更多的先驗信息。多角度動態(tài)光散射技術是從多個不同的散射角度測量光強自相關函數(shù)并將其結合到一個數(shù)據(jù)分析

6、中， 避免了對一個未知樣品的散射角度選擇的不恰當性， 可獲取不同粒度的顆粒在不同散射角度的散射特性，獲取更多的測量信息，進而獲取更準確的顆粒粒度分布。雖然多角度動態(tài)光散射技術可以給出比單一角度動態(tài)光散射技術更準確的顆粒粒度分布，但是多角度動態(tài)光散射的實驗裝置復雜且顆粒粒度反演難度高。本文主要對動態(tài)光散射技術的角度依賴性、角度校準噪聲對顆粒粒度分布的影響、權重系數(shù)的選取及顆粒粒度反演算法進行了深入的研究。主要內(nèi)容包括：1. 分析了多角度動

7、態(tài)光散射的基本理論。多角度動態(tài)光散射技術需要通過恰當?shù)臋嘀叵禂?shù)將各個散射角度獲取的光強相關函數(shù)結合到一個數(shù)據(jù)分析中，含噪聲的權重系數(shù)會嚴重影響顆粒粒度分布的準確性。權重系數(shù)可通過各散射角度獲取的散射光強均值或其他方法獲取。2. 研究了動態(tài)光散射技術的角度依賴性。與單峰分布的顆粒體系相比，雙峰分布顆粒體系的測量結果受散射角度個數(shù)的影響更為顯著。 顆粒粒度分布的準確性并不一定隨著選取的散射角數(shù)量的增加而絕對地提高， 而是存在一個最佳的散射角

8、數(shù)量值，超過這一數(shù)量值，測量結果的準確性可能會降低。3. 研究了散射角度的校準噪聲對顆粒粒度分布的影響。多角度動態(tài)光散射實驗需要在每一個散射角度進行光強相關函數(shù)的測量， 散射角度的校準噪聲會影響到顆粒粒度分布的準確性。 模擬實驗結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重系數(shù)的顆粒粒度反演。

9、在多角度動態(tài)光散射技術顆粒粒度反演中，權重系數(shù)的選取關系到粒度分布的準確性。 迭代遞歸算法可給出更準確的權重系數(shù)， 經(jīng)過反演運算能夠獲得更準確的顆粒粒度分布， 不同粒度的單峰和雙峰模擬結果和雙峰實測結果均證明了迭代遞歸算法求取權重系數(shù)的有效性。5. 研究了基于改進 Chahine 算法的顆粒粒度反演。 改進的 Chahine 算法對含噪聲的權重系數(shù)不敏感，當權重系數(shù)的噪聲高達 10%時，改進的 Chahine 算法仍然可以給出準確的粒度