基于DSP的光子相關(guān)研究及反演算法初探.pdf

1、納米顆粒粒度測(cè)試對(duì)于納米科技發(fā)展與應(yīng)用具有重要意義。動(dòng)態(tài)光散射(Dynamic Light Scattering，簡(jiǎn)稱DLS)技術(shù)，又稱光子相關(guān)光譜(Photon CorrelationSpectroscopy,簡(jiǎn)稱PCS)技術(shù)，是探測(cè)納米顆粒粒度的最有效的方法之一。1964年，美國(guó)人Pecora發(fā)表了長(zhǎng)期被科學(xué)界忽視了的動(dòng)態(tài)光散射研究方面的論文，指出可以利用溶液中納米顆粒的散射光來(lái)研究這些納米在溶液中的動(dòng)力學(xué)信息，例如平動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)

2、而求得有關(guān)顆粒本身的信息，例如顆粒的大小。同一年，Cummins，Kuable等人借助無(wú)線電領(lǐng)域的拍技術(shù)發(fā)明了光混頻技術(shù)，可用來(lái)探測(cè)非常微小的頻移(1-106Hz)，他們這些開(kāi)創(chuàng)性工作最終導(dǎo)致現(xiàn)在所稱之的動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的發(fā)展。在上世紀(jì)80年代后期，美國(guó)首次推出商品化的動(dòng)態(tài)光散射儀器。到目前為止，該領(lǐng)域國(guó)際上主要的商業(yè)公司有:美國(guó)布魯克海文儀器公司(Brookhaven)，美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特有限公司(Beckman Coulter)和英國(guó)馬

3、爾文儀器有限公司(Malvern)。國(guó)內(nèi)對(duì)動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的研究開(kāi)始于上世紀(jì)90年代，有實(shí)力的科研院所、高校和一些大企業(yè)購(gòu)買了國(guó)外商品化的動(dòng)態(tài)光散射儀器，利用這些進(jìn)口儀器測(cè)量各種樣品，從而開(kāi)展各自領(lǐng)域的相關(guān)研究。但是對(duì)動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)本身的研究非常薄弱，到現(xiàn)在為止，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有任何自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用儀器出現(xiàn)?，F(xiàn)在，動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、輕工、食品、醫(yī)藥、機(jī)械、地質(zhì)、石油、環(huán)保等涉及到探測(cè)微細(xì)顆粒動(dòng)態(tài)特性的工業(yè)中。研究開(kāi)發(fā)擁

4、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用動(dòng)態(tài)光散射儀是國(guó)內(nèi)同行的首要任務(wù)。 本論文就是在上述國(guó)際國(guó)內(nèi)研究背景下展開(kāi)的。第一章介紹了動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)研究的概況，提出了本論文的研究范圍和開(kāi)發(fā)任務(wù)；第二章介紹了用經(jīng)典電磁理論和隨機(jī)過(guò)程理論分析動(dòng)態(tài)光散射現(xiàn)象所得到的理論結(jié)論，這些理論結(jié)論為做動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)提供了指導(dǎo)；第三章介紹了動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要組成部分:光源，光度計(jì)，探測(cè)器，信號(hào)分析器和計(jì)算機(jī)；第四章全面介紹了有關(guān)DSP的知識(shí)，重點(diǎn)介紹了如何進(jìn)行TM

5、S320F2812的軟、硬件開(kāi)發(fā)，最后介紹了我們開(kāi)發(fā)的光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)；第五章介紹了數(shù)據(jù)處理每一步中的具體流程和可供編程的明確的計(jì)算公式，有了這些具體步驟和明確的計(jì)算公式，就可以用自己熟悉的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。第六章是對(duì)我們開(kāi)發(fā)成功的軟、硬件系統(tǒng)的測(cè)試，給出實(shí)驗(yàn)環(huán)境，測(cè)試結(jié)果和結(jié)論。第七章是全文的總結(jié)和對(duì)未來(lái)的展望。 本論文的創(chuàng)新之處是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以DSP為核心的，集計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)和傳輸為一體的光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，串口通訊控制程序，自相關(guān)函數(shù)計(jì)算程