顆粒散射光能分布的計(jì)算與探測方法改進(jìn).pdf

1、基于光散射原理的激光粒度儀在顆粒測試領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。準(zhǔn)確獲得顆粒的散射光場數(shù)據(jù)(“散射光能分布”)是設(shè)計(jì)制造高精度激光粒度儀的基礎(chǔ)條件之一。這里包含了兩方面的內(nèi)容:一是事先精確計(jì)算各種粒徑(從亞微米到數(shù)千微米)的顆粒在特定儀器上的光能分布(即“光能矩陣”),二是準(zhǔn)確測量光能分布。目前在這兩方面都存在困難與問題:其一,建立在嚴(yán)格電磁波理論基礎(chǔ)上的散射光強(qiáng)公式(Mie散射理論),是一個(gè)多重的無窮級數(shù),而光能是光強(qiáng)函數(shù)在探測面上的積分,計(jì)

2、算非常復(fù)雜;其二,光能分布的測量受電子噪聲、背景光、光學(xué)系統(tǒng)的全反射等因素影響。本文針對現(xiàn)有激光粒度儀存在的問題,以提高測量精度和穩(wěn)定性為目的,開展散射光能分布計(jì)算與探測的研究,主要工作及創(chuàng)新如下:
　　1.詳細(xì)研究了Mie散射理論,針對正入射光路與斜入射光路兩種光學(xué)結(jié)構(gòu),提出并驗(yàn)證了新的Mie光能積分方法,在保證精度的同時(shí),大幅度縮減計(jì)算時(shí)間。
　　2.對影響光能分布計(jì)算精度的各種因素進(jìn)行了分析和評估。
　　3.將改

3、進(jìn)的光能分布的算法應(yīng)用于歐美克激光粒度儀,有效地提升了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。另外,發(fā)現(xiàn)了散射光能分布峰值的反常移動(dòng)現(xiàn)象,分析了其對粒度分析的影響,并提出了一種可以降低其影響的初步方案。
　　4.通過理論模擬和實(shí)驗(yàn),分析和證實(shí)了現(xiàn)行的直接相減方式消除背景對粒度測試結(jié)果的不利影響,并提出了改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法,有效解決了直接相減方法造成的大顆粒散射信號丟失問題。
　　5.建立了斜入射光路的實(shí)驗(yàn)裝置,驗(yàn)證了這種光路對亞微米顆粒測量的