基于靜態(tài)光散射的顆粒粒度檢測技術(shù)的研究.pdf

1、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、能源、化工、航天等領(lǐng)域?qū)︻w粒粒度的在線測量的需求十分緊迫，實現(xiàn)顆粒粒度的快速、準確測量對于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。由于光散射法具有測量裝置簡單、精度高、重復(fù)性好且容易實現(xiàn)在線測量等優(yōu)點，已成為近幾年工業(yè)在線測量顆粒粒度分布應(yīng)用最廣泛的方法之一。顆粒粒度分布的求解是一個不適定問題，需引入反演算法，而反演算法的精度、魯棒性、速度、抗噪性是在線測量的關(guān)鍵。因此，本文對數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)計算、反演算法及實驗分析三方面進行了研究。

2、r>　　首先，研究了 Mie散射理論、Fraunhofer衍射理論及瑞利散射理論的數(shù)學(xué)模型。利用 Matlab軟件計算了顆粒的散射系數(shù)、消光系數(shù)、散射光強及基于Mie散射理論、Fraunhofer衍射理論的光能系數(shù)矩陣，并比較了兩種理論求出的光能系數(shù)矩陣的異同，為接下來的反演算法的研究和實驗系統(tǒng)的搭建提供基礎(chǔ)。
　　其次，在反演算法方面，對函數(shù)約束算法和無函數(shù)約束算法兩方面進行了研究。在函數(shù)約束算法方面，根據(jù)傳統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)在反演過

3、程中出現(xiàn)分布曲線過度擬合、特征參數(shù)容易溢出等不穩(wěn)定問題，建立了一個基于Tikhonov正則化理論的目標(biāo)函數(shù)，在此目標(biāo)函數(shù)上，分別引入人工魚群算法和量子粒子群算法用于顆粒粒度分布的重建；在無函數(shù)約束算法方面，針對傳統(tǒng)的Chahine迭代算法抗噪能力差，對迭代次數(shù)敏感，導(dǎo)致在反演過程中易出現(xiàn)毛刺、偽峰、震蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象，提出正則化理論與 Chahine迭代算法相結(jié)合的改進算法，從而改善了反演算法的穩(wěn)定性，提高了反演結(jié)果的精度。
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