變量轉(zhuǎn)換方法測量渾濁介質(zhì)中成分濃度的理論和實(shí)驗研究.pdf

1、以光的性質(zhì)為基礎(chǔ)的光譜分析技術(shù)已經(jīng)廣泛用于各種生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域，但是，對于渾濁介質(zhì)中化學(xué)成分的檢測研究，卻一直沒能得到有效地突破。其主要原因在于渾濁介質(zhì)中散射粒子的散射作用使光穿過介質(zhì)時光學(xué)路徑呈現(xiàn)曲折形態(tài)。此時，直接利用朗伯－比爾定律來描述光的吸收和散射的共存體系，會導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確，精度降低，限制了光譜技術(shù)在渾濁介質(zhì)成分檢測中的應(yīng)用。
　　 本文首先分析了渾濁介質(zhì)中成分濃度測量所存在的問題，提出了變量轉(zhuǎn)換的方法，以intral

2、ipid溶液為實(shí)驗對象，通過Monte Carlo和IAD算法模擬驗證了IAD算法提取散射信息的有效性，然后利用雙積分球結(jié)合IAD算法來驗證變量轉(zhuǎn)換方法提取散射信息的可行性，最后建立散射系數(shù)與intralipid濃度之間的關(guān)系。結(jié)果表明：雙積分球系統(tǒng)結(jié)合IAD算法可以有效地提取介質(zhì)中的散射信息，且散射系數(shù)與濃度之間存在良好的線性關(guān)系，對intralipid溶液預(yù)測的相對誤差保持在10％以內(nèi)，從而驗證了變量轉(zhuǎn)換法測量渾濁介質(zhì)中成分濃度的可

3、行性。
　　 在此基礎(chǔ)上，為提高渾濁介質(zhì)成分濃度檢測的測量精度，我們考察了成分濃度測量的最佳測量條件。首先，以簡單的渾濁介質(zhì)為例，分析了光在渾濁介質(zhì)中的傳輸分布特性及研究最佳測量條件的意義；然后基于漫射理論，考察了漫反射測量的最佳測量條件，通過Monte Carlo模擬和漫射理論計算出被測樣品的最佳徑向檢測距離，并根據(jù)漫反射測量的最佳測量條件的評價函數(shù)，給出了不同濃度被測樣品的最佳徑向檢測距離的關(guān)系式；最后討論了光在介質(zhì)中漫透射