1 上海理工大学理学院, 上海 200093
2 上海理工大学公共实验中心, 上海 200093
折射率是基于Mie理论的前向散射法颗粒测量中的重要参数。为了减小颗粒测量误差，在Mie理论、Debye级数展开以及夫琅禾费衍射理论基础上，分析了相对折射率对散射光能分布的影响方式，揭示散射光能分布宽度随相对折射率的变化呈周期振荡特性，并得到该振荡的经验公式；解释了散射光能分布随相对折射率变化的原因，实验验证结果表明，散射光能随相对折射率变化呈周期振荡特性，振荡周期为π，振荡曲线上极小值对应反演结果更接近标称值。因此，在实际测量中，应尽量选择分散介质，使相对折射率对应的散射光能分布宽度处于振荡曲线的极小值点。
测量 粒度测试 前向散射 Mie理论 Debye级数展开 折射率
中国计量学院计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
在光全散射法颗粒粒度测量中,正确地选择以及使用反演算法是非常关键的。首先介绍了光全散射法的基本原理,然后提出了一种基于非负PT直接算法的改进的LMS迭代算法,最后将改进的LMS迭代算法应用到光全散射颗粒粒度分布函数的求解中。对理想状态和加噪状态分别采用传统的LMS迭代算法和改进的LMS迭代算法进行求解,通过对比单峰分布颗粒粒度和双峰分布颗粒粒度的实验结果,改进后的LMS迭代算法使粒度相对误差均减少了4%左右,整个运行时间小于3s,不仅提高了LMS算法的运算时间、收敛速度和稳定性,而且还解决了LMS算法中初始值对结果的影响。
光全散射法 粒度测试 反演算法 total light scattering particle size inversion algorithm
西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710032
颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法，其具有测试精度高、测量速度快、重复性好和可测粒径范围宽等突出优点。CCD传感器有灵敏度高、分辨率高、噪声小和较大的动态范围等优点，其作为激光粒度仪的探测器提高光强分辨率的应用已经很普遍了。为提高测量精度，通过对CCD传感技术的研究，应用图像处理的方法来设计光电探测器，搭建了基于米氏散射原理的激光粒度测试系统。实验结果表明,用CCD传感器采集光散射图像，再对图像进行处理，D50与D10误差在6%之内,D90误差在1%之内,降低了测量的重复误差。
粒度分布 米氏散射理论 激光粒度测试 CCD传感器 particle size distribution Mie scattering theory laser particle size distribution test CCD sensor
西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安710032
在测量微粒系统的散射光强角分布中计算微粒系统的粒径分布,属于典型的反演问题。反演算法一直是激光粒度仪的关键和难点。介绍了基于米氏散射理论的粒度测试,对其求解方法进行了详细分析。针对独立模式算法不需要预先指定粒径分布函数的形式就可获得真实粒度分布,提出了一种改进的独立模式粒度反演算法,并对算法的性能进行了理论分析和实验论证。实验结果表明,所提出的算法有效地提高了测量精度,降低了测量的重复误差。
激光粒度仪 米氏散射理论 激光粒度测试 反演算法 laser particle sizer Mie scattering theory laser particle size distribution test inversion algorithm
粒度反演算法是基于米氏散射理论的激光粒度仪的关键技术。针对独立模式迭代反演算法对噪声太敏感，以至于在实际应用中出现粒度测量失真的问题，提出采用5点3次数据平滑算法对其反演进行处理，同时以VISUAL C++6.0为开发平台，编写测试软件对算法进行仿真研究，并与粒度真实分布进行了对比。结果表明，特征粒径D10，D90的误差分布小于5%，D50的误差分布小于3%，说明数据平滑处理后的反演结果能够反映粒度的真实分布，解决了探测光能误差使粒度测量结果失真的难题，基本满足了现代粉体工业粒度测量的精度高、抗干扰性能强、稳定可靠等要求。
激光物理 粒度测试 粒度反演算法 探测光能误差 数据平滑 laser physics particle size measurement particle size inverse algorithm optical energy detection error data smoothing
天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
为了提高激光粒度仪测量宽分布范围粒径的能力,根据衍射原理,提出扩大测试动态范围的方法.该方法使用共轴的双透镜,在两个焦平面同时探测信号,将这些信号合成后经数据处理得到粒子尺寸分布.模拟计算表明,使用两个100mm焦距的透镜和两个32环的多元探测器可测量粒径为l～2000μm的颗粒,动态范围为2000∶1.这种方法在不需更换镜头、不改变探测器轴向位置的情况下可以测量较大量程内的粒径分布.
激光粒度测试 动态范围 两焦平面探测 信号合成
