多角度动态光散射角度加权方法研究

论文摘要

动态光散射技术是测量亚微米及纳米颗粒的有效方法,其原理是基于悬浮溶液中颗粒做布朗运动引起散射光随时间的涨落变化,从而获得颗粒粒度及其分布。与单角度动态光散射相比,多角度动态光散射技术能够获得更多的粒度信息,可避免由于散射角度选择不当导致的信息缺失,从而能够获得更加准确的粒度分布。对于采用多个散射角测量得到的自相关数据,需要将其结合到一个数据分析中,根据散射角对粒度分布信息贡献确定角度权重系数,用来衡量不同散射角平均散射光强的差异,同时利用不同粒度颗粒在散射角处对散射光的贡献确定核矩阵权重系数,从而更好地对多个角度的数据进行分析,充分发挥多角度测量的优势。本文针对角度加权方法进行了研究,探索了角度误差、信号噪声等通过角度加权对粒度分布造成的影响,并给出了噪声抑制方法以及合适的角度加权方法。主要内容包括:1.探讨多角度动态光散射角度加权机理。多角度动态光散射角度加权包括角度权重系数和核矩阵权重系数的计算,角度权重系数衡量不同散射角平均散射光强的差异,核矩阵权重系数表征不同粒度颗粒在散射角处对散射光的贡献。2.研究了角度误差对角度加权的作用机理,并比较了光强均值法和迭代递归法受角度误差的影响。角度加权方法不同,角度误差的作用机理也不同,通过比较光强均值法和迭代递归法受角度误差影响的结果,发现光强均值法比迭代递归法受角度误差影响大,同时大颗粒比小颗粒受到的影响大,这种现象能够利用Mie散射光强分布进行解释。3.研究了噪声对光强均值法和迭代递归法的影响,并提出了基于核矩阵扩展的截断奇异值噪声抑制方法。噪声不仅直接影响自相关数据的测量,也会影响角度权重系数的计算,进而对反演结果造成不良影响,比较光强均值法和迭代递归法受噪声影响时的反演结果,发现迭代递归法比光强均值法受到噪声的影响小,但两种方法抑制噪声的能力都有一定的局限性。针对这种现象,提出了基于核矩阵扩展的截断奇异值抑制噪声方法,提高了系统抑制噪声的能力。4.研究了基于Mie散射光强的复合角度加权方法。在对理论角度加权方法分析时,发现其难以兼顾信息利用和抗噪性能,提出了一种新的基于Mie散射光强的复合角度加权方法,该方法很好的兼顾了信息利用和抗噪性能。多角度动态光散射可以获得比单角度动态光散射更加准确的颗粒粒度分布,角度加权方法是能否充分发挥多角度优势的关键,对反演结果具有重要影响。通过对角度加权机理的研究,探索角度加权方法的影响因素,提出更加准确的角度加权方法,从而更好地处理多个角度的自相关数据,对促进多角度动态光散射仪器性能的提高,实现复杂分布亚微米及纳米颗粒体系的准确测量具有重要意义。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄钰

导师: 申晋,王雅静

关键词: 多角度动态光散射,颗粒粒度分布,角度加权,截断奇异值分解

来源: 山东理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 山东理工大学

基金: 山东省自然科学基金项目“固定排放源烟气细颗粒粒度分布在线测量方法研究(ZR201709260228)”的部分研究内容

分类号: O436.2

DOI: 10.27276/d.cnki.gsdgc.2019.000249

总页数: 57

文件大小: 5293K

下载量: 49

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标签：多角度动态光散射论文;  颗粒粒度分布论文;  角度加权论文;  截断奇异值分解论文;