光全散射法顆粒粒徑分布反演算法的研究.pdf

1、光全散射顆粒粒徑的測(cè)量方法是通過(guò)測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)下的消光值來(lái)獲得待測(cè)顆粒系的粒徑分布，在這種測(cè)量方法的數(shù)據(jù)處理中都會(huì)遇到第一類(lèi)Fredholm積分方程的求解問(wèn)題。目前對(duì)此類(lèi)方程還不能進(jìn)行理論求解，因此必須采用適當(dāng)?shù)姆囱莘椒?。本課題受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金資助，旨在研究光全散射法顆粒粒徑分布的反演算法，使光全散射法更適合于顆粒粒徑的在線測(cè)量。
　　論文重點(diǎn)研究了球形顆粒和非球形顆粒粒徑分布的反演算法。主要完成以下幾方面的研究工作：
　　

2、1．光全散射法顆粒粒徑分布的反演是通過(guò)求解第一類(lèi)Fredholm積分方程來(lái)獲得待測(cè)顆粒系的粒徑分布，因此需要事先確定積分方程的上下限即粒徑測(cè)量范圍。通過(guò)在可見(jiàn)、可見(jiàn)-紅外波段對(duì)典型單峰及雙峰 R-R分布的球形顆粒系在獨(dú)立模式下的反演結(jié)果進(jìn)行分析、比較，以確定在這兩個(gè)波段內(nèi)典型球形顆粒系的粒徑測(cè)量范圍。同時(shí)，在消光系數(shù)的計(jì)算中，考慮前向散射對(duì)消光值的影響，采用修正的Mie消光系數(shù)代替原始 Mie消光系數(shù)，以便得到更準(zhǔn)確的粒徑測(cè)量范圍。

3、r>　　2．為解決光全散射法顆粒粒徑分布反演中存在的求解過(guò)程復(fù)雜、反演結(jié)果不穩(wěn)定等問(wèn)題，提出四種可應(yīng)用于球形顆粒的非獨(dú)立模式反演算法。針對(duì) Mie消光系數(shù)計(jì)算繁瑣、耗時(shí)較長(zhǎng)的特點(diǎn)，采用反常衍射近似方法計(jì)算球形顆粒的消光系數(shù)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化算法反演球形顆粒系的粒徑分布。為了降低反演方程的不適定性，提高反演算法的抗干擾能力，提出基于矩方法的球形顆粒粒徑分布的反演算法。通過(guò)計(jì)算粒徑分布函數(shù)的原點(diǎn)矩能夠直接導(dǎo)出粒徑分布的特征參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)

4、粒徑分布的重建。為解決非獨(dú)立模式下需要事先確定待測(cè)顆粒系粒徑分布的函數(shù)類(lèi)型這一問(wèn)題，提出粒徑分布的分類(lèi)反演方法，將粒徑分布反演誤差的大小作為劃分依據(jù)判斷該待測(cè)顆粒系粒徑最符合哪種分布函數(shù)。在光全散射法顆粒粒徑測(cè)量中，待測(cè)顆粒系的消光光譜包含有顆粒粒徑、折射率等信息。在可見(jiàn)消光光譜分析的基礎(chǔ)上提出一種最佳波長(zhǎng)的選擇方法，以便能夠更準(zhǔn)確地確定待測(cè)顆粒系的粒徑分布。為了更可靠地證明所提算法的有效性，在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上對(duì)上述四種算法進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)