1 山东理工大学 电气与电子工程学院,山东 淄博 255049
2 科学集团有限公司,澳大利亚 南澳大利亚州 葛兰许5022
从动态光散射信号中反演纳米颗粒粒度分布,结果准确性和重复性受测量的自相关函数数据点影响,数据点长度不同会导致不同的反演结果。为了解决该问题,提出了一种根据拟合自相关函数的均方根误差来截断自相函数的方法,该方法通过设置拟合误差阈值来自适应地选择最佳自相关函数数据点数。实验结果表明,使用均方根误差阈值方法获得的颗粒粒度分布比其他方法获得的结果具有更高的准确性和更好的重复性。
动态光散射 光子相关光谱 最佳数据点 自相关函数 均方根误差 颗粒粒度分布 纳米颗粒测量 Dynamic light scattering Photon correlation spectroscopy Optimal data points Autocorrelation function Root mean square error Particle size distribution Nanoparticle measurement
1 山东理工大学电气与电子工程学院,山东 淄博 255049
2 山东理工大学机械工程学院,山东 淄博 255049
3 天津工业大学人工智能学院,天津 300387
流速是流动气溶胶动态光散射(DLS)测量的重要制约因素。采用层流条件下的散射光强自相关函数(ACF)反演模拟和实测的流动气溶胶DLS数据,分析了流动对气溶胶颗粒粒度分布(PSD)测量的制约机制。结果表明,流速增加对气溶胶PSD反演结果的强烈影响不能通过流速的贡献在光强ACF模型中表达。导致粒度反演困难的原因是,流速的增加加剧了ACF所在的病态方程的病态性,表现为方程核矩阵条件数的增加。从信号分析的视角,是由于流速的增加降低了光强ACF中粒度信息的幅值。流速的影响与被测气溶胶的粒径有关,这种与粒径的关联性,可以通过表征布朗运动的扩散特征时间和表征气溶胶流动的平移特征时间之比进行评估。扩散与平移的特征时间比,既可表征DLS测量时流速对不同粒径气溶胶的不同影响,也可为实际测量时根据测量对象进行流速选择提供依据。
散射 测量 气溶胶 颗粒粒度分布 自相关函数 光学学报
2021, 41(14): 1429001
1 山东理工大学电气与电子工程学院, 山东 淄博 255049
2 Group Scientific Pty Ltd., 南澳大利亚州, 葛兰许 5022
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。
Mie散射 颗粒粒度分布 动态光散射 颗粒粒度测量 分布转换 Mie scattering particle size distribution dynamic light scattering particle size measurement distribution conversion
1 山东理工大学 电气与电子工程学院, 山东 淄博 255049
2 天津大学 电子信息工程学院, 天津 300072
在基于线阵CCD的夫琅和费衍射颗粒粒度测量中, 采用Chin-Shifrin积分变换反演算法使得反演的粒度分布出现假峰现象.为解决此问题, 提出在该Chin-Shifrin积分变换反演算法中引入矩形窗函数, 并在分析颗粒粒径与衍射光强导数最小值之间关系的基础上, 确定矩形窗函数中心点位置及左右边界, 利用该矩形窗函数对粒度分布进行截断处理, 消除虚假峰, 提高反演颗粒粒度分布的准确性.分别对两种标准颗粒进行了测量, 并对不同算法的反演结果进行了对比.实验结果表明: 引入矩形窗函数的改进Chin-Shifrin算法, 能够有效排除粒度分布中的多假峰; 粒度分布测量相对误差小于3%, 重复性小于4%.
夫琅和费衍射 改进Chin-Shifrin反演算法 矩形窗函数 颗粒粒度分布 线阵CCD 散射角度区间 Fraunhofer diffraction Improved Chin-Shifrin inversion algorithm Rectangular window function Particle size distribution Linear CCD Scattering angle range 光子学报
2016, 45(11): 1105002