激光干涉粒子成像测量中的散射光分析

摘要

激光干涉粒子成像测量技术(IPI)是一种新的粒子测量技术，它是利用透明粒子散射光的干涉条纹图测量粒子尺寸大小，具有速度快、非接触、测量精度高等优点。其中粒子散射光特性分析是IPI测量研究中的重要内容，本文围绕这一
　　 主要内容进行了研究，所做的主要工作如下：
　　 1.对激光干涉粒子成像测量的基本理论进行了研究，给出了0阶反射光与任意阶数的散射光的干涉测量表达式。
　　 2.研究了Mie理论的基本理论和计算方法，利用改进的Dave算法进行了Mie散射光强的计算，给出了不同粒径以及不同折射率的散射光强分布。
　　 3.基于几何光学散射模型(GOM)进行了分析，针对散射角的多值问题，采用一种基于MATLAB的遍历取值的求解方法进行了求解。利用GOM对单一阶数和多阶数散射光强进行了计算，并与Mie理论进行了比较，GOM适用于大粒子。分析了各阶散射光对干涉成像的影响。
　　 4.采用Lenz连分式算法得到Debye级数散射光强分布，其结果与Mie理论、GOM的解进行了比较。Mie理论与Debye级数展开计算的散射光强分布相同，GOM与Debye级数展开计算的散射光强分布在对大粒径的散射光强计算时基本相符。利用Debye级数展开计算了各阶散射光的强度分布，分析了单阶以及多阶散射强度分布对总散射光强的影响。
　　 5.利用Matlab语言和Visual C++6.0语言混合编程，完成了激光干涉粒子成像测量的软件界面设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1粒子测量的意义

1.2激光干涉粒子成像测量技术

1.3激光干涉粒子成像测量的光散射理论分析方法

1.4光散射理论分析的国内外研究发展状况

1.5课题来源和论文主要工作

1.6小结

第二章激光干涉粒子成像技术

2.1光的散射现象

2.2激光干涉粒子成像测量原理及测量公式

2.2.1激光干涉粒子成像测量的原理

2.2.2 0阶反射光和1阶散射光干涉成像的测量公式

2.2.3 0阶反射光和2阶散射光干涉成像的测量公式

2.2.4 0阶反射光和p阶散射光干涉成像的测量公式

2.3小结

第三章Mie散射理论及其计算

3.1 Mie散射的基本理论

3.2 Mie散射的计算方法

3.2.1基本迭代计算法

3.2.2改进的Dave算法

3.2.3 Lentz连分式算法

3.2.4 Mie散射系数的验证

3.3 Mie散射光强计算实例

3.4小结

第四章几何光学模型及其计算

4.1几何光学散射模型的建立

4.2散射角的相关计算

4.2.1散射角的取值优化

4.2.2多值的散射角函数的计算

4.3几何光学法散射光强的计算

4.3.1单一阶数的散射光强的计算

4.3.2多阶数散射光强的计算

4.4几何光学散射法与Mie散射计算的比较

4.5小结

第五章Debye级数展开模型及其计算

5.1 Debye级数散射理论

5.1.1 Debye级数散射模型

5.1.2 Debye级数法散射光强的计算

5.2 Debye级数展开模型与Mie散射计算的比较

5.3 Debye级数法散射与几何光学法散射计算的比较

5.4小结

第六章激光干涉粒子成像技术的软件界面设计

6.1系统软件设计

6.2软件编制的基本思想

6.3软件界面及功能演示

6.4小结

第七章总结与展望

7.1论文研究成果

7.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢