光全散射法顆粒粒徑分布反演算法的研究.pdf

1、光全散射顆粒粒徑的測量方法是通過測量多個波長下的消光值來獲得待測顆粒系的粒徑分布，在這種測量方法的數(shù)據(jù)處理中都會遇到第一類Fredholm積分方程的求解問題。目前對此類方程還不能進(jìn)行理論求解，因此必須采用適當(dāng)?shù)姆囱莘椒?。本課題受國家自然科學(xué)基金資助，旨在研究光全散射法顆粒粒徑分布的反演算法，使光全散射法更適合于顆粒粒徑的在線測量。
　　論文重點研究了球形顆粒和非球形顆粒粒徑分布的反演算法。主要完成以下幾方面的研究工作：
　　

2、1．光全散射法顆粒粒徑分布的反演是通過求解第一類Fredholm積分方程來獲得待測顆粒系的粒徑分布，因此需要事先確定積分方程的上下限即粒徑測量范圍。通過在可見、可見-紅外波段對典型單峰及雙峰 R-R分布的球形顆粒系在獨(dú)立模式下的反演結(jié)果進(jìn)行分析、比較，以確定在這兩個波段內(nèi)典型球形顆粒系的粒徑測量范圍。同時，在消光系數(shù)的計算中，考慮前向散射對消光值的影響，采用修正的Mie消光系數(shù)代替原始 Mie消光系數(shù)，以便得到更準(zhǔn)確的粒徑測量范圍。

3、r>　　2．為解決光全散射法顆粒粒徑分布反演中存在的求解過程復(fù)雜、反演結(jié)果不穩(wěn)定等問題，提出四種可應(yīng)用于球形顆粒的非獨(dú)立模式反演算法。針對 Mie消光系數(shù)計算繁瑣、耗時較長的特點，采用反常衍射近似方法計算球形顆粒的消光系數(shù)，并在此基礎(chǔ)上通過優(yōu)化算法反演球形顆粒系的粒徑分布。為了降低反演方程的不適定性，提高反演算法的抗干擾能力，提出基于矩方法的球形顆粒粒徑分布的反演算法。通過計算粒徑分布函數(shù)的原點矩能夠直接導(dǎo)出粒徑分布的特征參數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)

4、粒徑分布的重建。為解決非獨(dú)立模式下需要事先確定待測顆粒系粒徑分布的函數(shù)類型這一問題，提出粒徑分布的分類反演方法，將粒徑分布反演誤差的大小作為劃分依據(jù)判斷該待測顆粒系粒徑最符合哪種分布函數(shù)。在光全散射法顆粒粒徑測量中，待測顆粒系的消光光譜包含有顆粒粒徑、折射率等信息。在可見消光光譜分析的基礎(chǔ)上提出一種最佳波長的選擇方法，以便能夠更準(zhǔn)確地確定待測顆粒系的粒徑分布。為了更可靠地證明所提算法的有效性，在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上對上述四種算法進(jìn)行實測數(shù)據(jù)