含噪動(dòng)態(tài)光散射數(shù)據(jù)處理方法研究.pdf

1、動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)是測量亞微米及納米顆粒的有效方法，它是通過散射光強(qiáng)信號隨時(shí)間的起伏來獲取顆粒粒徑的技術(shù)。在動(dòng)態(tài)光散射數(shù)據(jù)處理過程中，病態(tài)方程的存在使得噪聲對反演的粒度分布的準(zhǔn)確性有嚴(yán)重影響。長期以來，動(dòng)態(tài)光散射測量一般限制在嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)條件下，但測量過程中噪聲信號的存在是不可避免的，且近年來，隨著動(dòng)態(tài)光散射應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，在噪聲環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)態(tài)光散射測量的需求越來越迫切，因此，研究噪聲對粒度反演結(jié)果的影響，以及后期選用合適的反演算法對含噪動(dòng)態(tài)

2、光散射數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對于保證噪聲環(huán)境下動(dòng)態(tài)光散射測量的準(zhǔn)確性具有重要意義。本文對含噪動(dòng)態(tài)光散射數(shù)據(jù)處理方法中的正則化算法初始模型的選擇、將噪聲作為獨(dú)立變量的改進(jìn)的正則化算法、噪聲對雙峰顆粒粒度反演的影響以及角度校準(zhǔn)噪聲對不同分布的雙峰顆粒粒度反演結(jié)果的影響進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括：
　　1.分析了初始模型的選擇對正則化反演結(jié)果的影響。在正則化算法反演顆粒粒度分布的過程中，本文分別采用最小模型矩陣、最平坦模型矩陣、最光滑模型矩陣作為

3、正則化初始化模型，對加入5種不同水平隨機(jī)噪聲的90nm窄、寬單峰和250nm窄、寬單峰顆粒體系的模擬分布進(jìn)行了正則化反演，并對反演結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明：當(dāng)噪聲水平為0時(shí)，正則化初始模型的選擇對反演結(jié)果沒有顯著影響。隨著噪聲水平的增加，采用三種初始化模型反演得到的峰值誤差和粒度分布誤差都隨之變大，但采用最平坦模型和最光滑模型反演得到的峰值和粒度分布誤差明顯小于采用最小模型的反演誤差。當(dāng)噪聲水平大于0.01時(shí)，選擇最平坦模型獲得的粒度分布

4、信息優(yōu)于最光滑模型和最小初始模型，而采用最光滑模型反演得到的峰值信息優(yōu)于最平坦模型和最小初始模型。
　　2.研究了基于改進(jìn)正則化算法的顆粒粒度反演。為了從含噪的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)中更準(zhǔn)確的反演出顆粒粒度分布，本文在原 Tikhonov正則化算法的基礎(chǔ)上，將噪聲獨(dú)立，并作為一個(gè)未知量應(yīng)用到正則化方程中進(jìn)行粒度反演，對Tikhonov正則化反演方法做出了改進(jìn)，該方法在原正則化的計(jì)算過程中相應(yīng)增加方程中各系數(shù)矩陣的行數(shù)和列數(shù)，對求解的粒度分布

5、數(shù)值我們?nèi)∑湓瓉淼男袛?shù)和列數(shù)而達(dá)到對噪聲的剔除的作用。模擬實(shí)驗(yàn)的粒度反演結(jié)果表明，本文提出的這種修正的正則化算法能提高低信噪比動(dòng)態(tài)光散射數(shù)據(jù)的粒度反演結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　3.研究了噪聲對雙峰顆粒粒度反演結(jié)果的影響以及多角度動(dòng)態(tài)光散中的角度校準(zhǔn)噪聲。不同粒度的雙峰顆粒粒度分布反演結(jié)果表明：在單角度動(dòng)態(tài)光散射中，雙峰小顆粒體系采用正則化方法反演粒度分布時(shí)的抗噪能力要優(yōu)于采用Chahine算法。采用多角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)反演雙峰大顆粒體系

6、粒度分布時(shí)，當(dāng)散射角的個(gè)數(shù)在六個(gè)之內(nèi)時(shí)，粒度反演結(jié)果隨著散射角度個(gè)數(shù)的增加越來越好，且受噪聲的影響越來越小，當(dāng)散射角度個(gè)數(shù)為六個(gè)時(shí)，粒度反演效果最好，反演過程能承受的噪聲水平最高，當(dāng)散射角度超過六個(gè)時(shí)，粒度反演結(jié)果的準(zhǔn)確度越來越低且受噪聲影響越來越明顯。采用多角度動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)測量雙峰顆粒粒度分布時(shí)不可避免地引入了角度校準(zhǔn)噪聲，模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明角度校準(zhǔn)噪聲對含小顆粒的雙峰顆粒體系影響較為明顯。
　　在顆粒粒度測量中動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)雖