顆粒散射光能分布的計算與探測方法改進.pdf

1、基于光散射原理的激光粒度儀在顆粒測試領域的應用非常廣泛。準確獲得顆粒的散射光場數(shù)據(jù)(“散射光能分布”)是設計制造高精度激光粒度儀的基礎條件之一。這里包含了兩方面的內(nèi)容:一是事先精確計算各種粒徑(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,建立在嚴格電磁波理論基礎上的散射光強公式(Mie散射理論),是一個多重的無窮級數(shù),而光能是光強函數(shù)在探測面上的積分,計

2、算非常復雜;其二,光能分布的測量受電子噪聲、背景光、光學系統(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算與探測的研究,主要工作及創(chuàng)新如下:
　　1.詳細研究了Mie散射理論,針對正入射光路與斜入射光路兩種光學結(jié)構(gòu),提出并驗證了新的Mie光能積分方法,在保證精度的同時,大幅度縮減計算時間。
　　2.對影響光能分布計算精度的各種因素進行了分析和評估。
　　3.將改

3、進的光能分布的算法應用于歐美克激光粒度儀,有效地提升了測量的準確性和穩(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.通過理論模擬和實驗,分析和證實了現(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驗裝置,驗證了這種光路對亞微米顆粒測量的