动态散斑对比度颗粒测量法

提出了基于线阵CCD相机的动态散斑对比度颗粒测量方法和系统,用于解决动态光散射研究涉及的动态光散射软件相关算法运算量大、实时性较差,以及不能测量高黏度溶液中颗粒的问题.首先,从传统动态光散射理论出发,基于光学统计理论,建立了动态散斑对比度的模型.然后,根据Siegert公式,推导了动态散斑对比度与动态散射光场自相关函数的关系.最后,得到了低浓度和高浓度下动态散斑对比度与颗粒粒径的关系.分别对粒径分布为（490±20） nm的标准乳胶球颗粒水溶液和纳米二氧化钛粉体（粒径分布：450～500 nm）甘油溶液进行了测量.结果表明：动态散斑对比度测量法的运算量小,且能测量高黏度溶液中的纳米颗粒,重复测量误差小于2％,满足了动态光散射的国标要求.

基于奇异值分解的动态光散射反演算法

针对动态光散射颗粒测量法在反演多分散系粒径分布时,算法需要先验信息或者解的约束条件的问题,提出了一种基于奇异值分解的动态光散射反演算法.首先利用多分散颗粒系光强自相关函数构造Hankel矩阵;其次对矩阵进行奇异值分解;再次根据奇异值的大小分布,确定噪音级别,重建矩阵的秩;最后对新的矩阵进行特征值分解,得到颗粒的粒径分布.采样两种和三种不同粒径的颗粒系进行了实验,结果显示:在没有任何先验信息和对解的约束条件下,该方法对两种粒径的颗粒系测量取得了较好的效果.但对于三种粒径的颗粒系测量效果并不理想,虽然能分辨出不同的三种粒径,但测量结果偏差较大,特别是小颗粒的粒径.通过分析认为主要原因是小颗粒的散射光容易被大颗粒阻挡.

基于激光在线测量滚筒内颗粒流崩塌角新方法

使用图像法测量崩塌角存在测量标准差大的问题(0.5°左右)。为了解决这个问题,采用一种新的基于动态散斑对比度的崩塌角在线测量方法和系统进行了理论分析和实验验证。当激光照射到滚筒内运动的颗粒上,在远场形成动态散斑,利用线阵CCD相机得到散斑随时间变化图像,通过分析散斑图像的对比度计算出颗粒流的速度波动,再找出两次崩塌的间隔时间,最后利用转速乘以间隔时间就可以得到崩塌角。实验中采用粒径为1mm^1.25mm的玻璃珠,分别采用动态散斑法和图像法测量了不同转速下的休止角的数据。结果表明,动态散斑对比度崩塌角在线法时空分辨率高,测得数据的标准差较小、重复性好、数据拟合的确定系数高。这一结果对滚筒内颗粒流的在线测量和科学研究是有帮助的。

基于奇异值分解的光子相关光谱滤波方法研究

针对光子相关光谱颗粒测量法在测量超细纳米颗粒时,容易受噪声影响,导致拟合误差较大的问题,提出了一种基于奇异值分解的光子相关光谱滤波方法。其处理步骤为:利用颗粒系的光强自相关函数数据构造Hankel矩阵H;对矩阵进行奇异值分解;根据奇异值的大小分布,确定噪声级别和重建参数r;从重建矩阵H1中提取经滤波后的光强自相数据,再通过传统方法进行拟合,得到颗粒的粒径分布。实验中采用30nm标准乳胶球单分散颗粒系,以及30nm和100nm标准乳胶球双分散颗粒系进行实验对比。结果证明:基于奇异值分解的光子相关光谱滤波法有效地提高了测量准确性。