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)通過選擇準確度和靈敏度較高的角散射法分析折射率對散射光強的影響，研究表明

2、當散射角度θ=0～0.25rad時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受噪聲影響較大，采用小波變換方法進行去噪，并選取去噪因子為200時，去噪效果顯著。
　　(2)對比幾種非獨立模式算法和獨立模式算法的復(fù)雜度和優(yōu)缺點，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，散射系數(shù)隨著濃度的變化分辨率最高。
　　(3)根據(jù)實驗結(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系數(shù)基本為同倍數(shù)關(guān)系，其線性相關(guān)性較強，反演誤差較小。通過對實驗結(jié)果與理論值進行比較，由此可以判定該反演方法在一定波長范圍(450.03nm，475.03nm，500.