水中二氧化硅顆粒粒徑分布的光學(xué)測量研究.pdf

1、為了控制環(huán)境污染，提高居民飲用水質(zhì)量，懸浮顆粒物種類和含量日益受到關(guān)注，懸浮顆粒物粒徑分布的光學(xué)測量及反演成為國內(nèi)外潛心研究的重要課題。二氧化硅懸浮顆粒物是大氣和水質(zhì)中懸浮物的主要成分，高精度的測量并反演其粒徑分布對解決空氣污染和凈化水質(zhì)都至關(guān)重要。本文基于Mie散射理論，對不同粒徑大小的二氧化硅懸浮顆粒進(jìn)行了深入的光學(xué)測量研究，主要研究工作如下:
　　(1)通過選擇準(zhǔn)確度和靈敏度較高的角散射法分析折射率對散射光強(qiáng)的影響，研究表明

2、當(dāng)散射角度θ=0～0.25rad時(shí)可以基本忽略折射率不同帶來的影響;光譜儀探測到的原始信號(hào)受噪聲影響較大，采用小波變換方法進(jìn)行去噪，并選取去噪因子為200時(shí)，去噪效果顯著。
　　(2)對比幾種非獨(dú)立模式算法和獨(dú)立模式算法的復(fù)雜度和優(yōu)缺點(diǎn)，選擇平滑Chahine迭代算法作為本文懸浮顆粒物粒徑反演的主要計(jì)算方法。測量粒徑大小為2μm和5μm、以及二者1∶1比例混合的二氧化硅懸浮液在不同散射角度、不同波長下散射系數(shù)隨濃度的變化關(guān)系，分析

3、得出散射角度為15°，波長范圍為450.03～625.16nm時(shí)，散射系數(shù)隨著濃度的變化分辨率最高。
　　(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較單粒徑直接相加與二者1∶1比例混合的二氧化硅懸浮液在不同濃度下散射系數(shù)隨波長的變化關(guān)系，擬合二者曲線，得出同種濃度下二者擬合方程中相同項(xiàng)系數(shù)基本為同倍數(shù)關(guān)系，其線性相關(guān)性較強(qiáng)，反演誤差較小。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，由此可以判定該反演方法在一定波長范圍(450.03nm，475.03nm，500.