提出一种基于颗粒散射光强正交分布差的颗粒尺寸和折射率同时测量方法。该方法利用颗粒散射光的垂直/平行分量和预设折射率,通过改进的Chahine算法反演得到粒径分布。根据所得粒径分布,计算得到平行/垂直分量,并与测量的平行/垂直分量比对,计算其拟合残差。遍历可能的折射率,使拟合残差趋于无穷小时,所对应的折射率即为颗粒的折射率,对应的粒度分布即为样品粒度分布。对聚丙乙烯标准颗粒、碳化硅及石墨样品进行测量,测量结果显示:对无吸收颗粒,折射率测量准确,吸收性颗粒虚部测量准确,使用所得到折射率测量值可得到准确的粒度分布。

在光散射法的颗粒粒径测量方法中, 传统测量模型的测量结果易受光路中颗粒杂质的影响。在Mie散射理论的基础上, 将小角前向散射法与偏振比法相结合, 推导了新的散射光能与粒径分布关系式, 构造了传统小角前向散射法和小角前向散射偏振比法两种目标函数, 并引入一种非独立模式算法——人工鱼群算法对两种方法的目标函数进行反演。仿真采用服从Johnson-SB单峰分布均匀球形颗粒, 分别对两种目标函数散射光能加入5%, 10%, 15%的随机噪声。仿真结果显示, 利用人工鱼群算法对小角前向散射偏振比法目标函数反演得到的反演精度、抗噪声能力和鲁棒性都明显优于传统小角前向散射法目标函数的反演结果。

使用动态光散射法可以获得颗粒的光强加权平均粒径, 以及光强加权颗粒粒度分布。为获得数量或体积加权颗粒粒度分布, 提出从光强分布到数量分布转换的直接比值法。该方法首先依据Mie散射理论求解不同粒径颗粒的散射光强, 然后将光强分布与对应颗粒的散射光强进行比对, 获得颗粒的数量分布, 进而得到颗粒的体积分布。使用动态光散射法测量得到聚苯乙烯乳胶球混合样品的光强分布, 利用直接比值法将光强分布转换为数量分布和体积分布, 并与扫描电子显微镜测量的数量分布进行了对比, 实验数据表明采用直接比值法能够获得准确的数量分布。

针对函数约束算法中传统的智能算法反演时存在鲁棒性差和易陷入局部最优的缺点, 提出了将正则化理论与细菌觅食优化算法相结合应用在颗粒粒度的测量中。引入Tikhonov平滑泛函来构建算法的目标函数, 采用L曲线法确定正则化参数; 再利用细菌觅食优化算法通过趋向、聚群、复制和迁徙等四种智能行为, 迭代计算来搜寻函数的最优解。实验仿真结果表明: 利用细菌觅食优化算法实现了在不同程度的随机噪声下的服从J-SB分布的单峰分布的均匀球形颗粒粒度分布反演, 其反演结果更稳定, 反演精度高, 对于实现稳定、快速、准确的颗粒粒度在线测量具有重要的意义。

提出了采用彩色相机RGB 信号实现三波段消光法测量微米级颗粒粒度分布的方法。当一束平行白光入射到弥散细微颗粒时，测量不同波长的透射光强信号，用多波长消光法理论反演可以测得被测弥散细微颗粒粒度。当用彩色相机拍摄透射光，得到的图像实际是RGB 三个波段的透射光信号，该信号与相机的RGB 响应曲线、光源光谱特性、被测颗粒粒径及颗粒浓度有关。对RGB 三波段信号用消光法理论进行分析和反演计算，可以得到细微颗粒的粒度分布。通过数值模拟与实验验证，表明用彩色相机RGB 三波段消光法可以测量亚微米到3 mm 大小的颗粒粒度分布。将该方法与图像法颗粒粒度测量相结合，可以将彩色相机测量颗粒粒度的范围拓展到从亚微米到数百微米。

多角度动态光散射（MDLS）颗粒测量技术因测量角度的增加，引入了较单个测量角度更多的基线测量噪声，从而导致反演得到的颗粒粒度分布（PSD）在大颗粒粒度处出现虚假峰值。针对此问题，提出MDLS中的基线误差补偿技术。首先根据各测量角度PSD虚假峰值对应的颗粒粒度光强百分比的变化，确定各角度最合适的基线误差补偿值,利用补偿值对各测量角度基线误差补偿并修正光强自相关函数，然后通过恰当的权重系数，将各个角度补偿后的光强自相关函数结合到一个数据分布中，最后利用正则化算法进行反演。对300 nm与600 nm的双峰模拟分布的颗粒体系和306 nm与974 nm的双峰实测分布的聚苯乙烯颗粒体系分别在六个和五个角度进行测量，反演结果表明，采用基线误差补偿技术后能够更好地从含噪声的光强自相关函数数据中反演得到双峰分布。

与单角度动态光散射技术相比，多角度动态光散射(MDLS)颗粒测量技术能够提高颗粒粒度分布的测量准确性。但在MDLS技术中，测量角度的选择常常与被测颗粒体系的分布有关。对100 nm、500 nm的单峰模拟分布和300 nm与600 nm混合的双峰模拟分布的颗粒体系，分别在1、3、6、9个散射角条件下进行了测量。颗粒粒度反演结果表明，随着散射角个数的增大，颗粒粒度分布更趋于真实的颗粒粒度分布。对数量比为51的100 nm与503 nm双峰分布的聚苯乙烯颗粒，分别在1、3、5、10个散射角条件下进行了测量，实测结果表明采用单角度测量只能得到单峰分布，3个及更多散射角可得到双峰分布，并且双峰的数量比随散射角数量的增加逐渐趋近真实的数量比。因此，MDLS颗粒测量技术能够改善颗粒粒度分布的测量结果，但这种改善程度会随散射角的增多逐渐降低。由于散射角个数的增多会增加散射角的校准噪声和光强相关函数的测量噪声，因而会导致在有些情况下颗粒粒度分布的测量结果反而变差。

对实际微粒体系的自拍与外差混合的光子相关谱(PCS)进行了理论分析与模拟计算,结果表明用纯自拍或纯外差算法反演自拍与外差混合的PCS时得到的微粒粒径相对误差可达100%。提出了一种从混合PCS反演微粒粒径的方法。搭建了一套能够产生混合PCS的模拟实验装置。用其分别对含有标称粒径为60nm和200nm的标准聚苯乙烯乳胶球微粒体系进行了测量。实验结果表明,用本文提出的方法反演混合PCS得到的微粒粒径与标称值的相对误差均在5%以内。

介绍一种在线监测颗粒浓度及粒度变化的光散射方法。着重提出消除观察窗玻璃污染物对测量结果影响的办法。给出了部分现场实测结果。