基于線陣CCD探測(cè)器的激光粒度測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、顆粒測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域，對(duì)于微米級(jí)顆粒粒度測(cè)量常用的方法是激光散射法。傳統(tǒng)激光散射法采用環(huán)形光電二極管陣列探測(cè)器，但由于其存在面積大，成本高，空間分辨率低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍受到限制。因此，本文對(duì)基于線陣CCD探測(cè)器的激光粒度測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了研究。主要完成內(nèi)容如下：
　　1.研究了不同粒徑顆粒散射光強(qiáng)分布的主要特征，討論了采用Mie氏光散射理論計(jì)算顆粒散射光強(qiáng)分布的復(fù)雜性，分析了夫瑯禾費(fèi)衍射理論描述顆粒散射光

2、強(qiáng)分布的局限性，給出了不同參數(shù)顆粒對(duì)應(yīng)不同光散射理論進(jìn)行反演計(jì)算的基本策略。
　　2.設(shè)計(jì)了全金屬結(jié)構(gòu)可開(kāi)關(guān)式流動(dòng)樣品池，完成了基于線陣CCD探測(cè)器的前置式傅里葉透鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì),給出了傅里葉透鏡焦距以及樣品池距傅里葉透鏡之間的軸向距離的優(yōu)化選擇方法。
　　3.根據(jù)傳統(tǒng)環(huán)狀光電二極管陣列探測(cè)器的設(shè)計(jì)原理，分析了散射角線性劃分方式和散射角對(duì)數(shù)劃分方式對(duì)于顆粒粒度測(cè)量的影響，提出了基于線陣CCD探測(cè)器的“動(dòng)態(tài)”散射

3、角劃分方式，并給出了不同散射角區(qū)間對(duì)應(yīng)的顆粒粒級(jí)劃分。
　　4.采用基于Mie氏光散射理論的正則化算法對(duì)小粒徑顆粒的散射光強(qiáng)進(jìn)行反演計(jì)算，在分析正則化算法原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)V曲線準(zhǔn)則選取正則化參數(shù)α，采用H4正則化算子和逐步超松弛迭代法反演獲得顆粒粒度分布，最后對(duì)標(biāo)稱顆粒樣品的散射光強(qiáng)分布進(jìn)行反演計(jì)算，說(shuō)明了改進(jìn)正則化算法的有效性。
　　5.采用基于夫瑯禾費(fèi)衍射理論的積分變換算法對(duì)大粒徑顆粒的散射光強(qiáng)分布進(jìn)行反演計(jì)算。研究了

4、Chin-Shifrin積分變換反演算法的原理，針對(duì)測(cè)量噪聲對(duì)反演算法的影響，提出近似非負(fù)約束Chin-Shifrin積分變換反演算法。采用不同算法對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行反演計(jì)算，通過(guò)對(duì)比說(shuō)明了改進(jìn)Chin-Shifrin算法可以有效抑制測(cè)量噪聲對(duì)反演粒度分布的影響。
　　本文完成了基于線陣CCD探測(cè)器的激光粒度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的搭建和顆粒散射光數(shù)據(jù)的采集，并采用不同算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用線陣CCD探測(cè)器可以克