Mie氏粒度仪独立模式算法的数值实验研究

摘要

Mie氏散射理论由于具有高计算精度，适用微粒粒径范围大等优点在逐渐代替传统的Fraunhofer衍射理论而用来作为激光粒度仪的理论基础。 目前市场上成熟的激光粒度仪产品大都采用非独立模式方法对微粒系统进行粒径反演计算。这种方法尽管计算过程简单，但是由于需要预先指定被测微粒系统的粒径分布满足的解析函数，其应用范围有很大限制。独立模式算法不需要预先指定粒径分布函数的形式，在理论上可以反演计算出任意形式的粒径分布。因此使用独立模式算法成为激光粒度仪产品的发展趋势。 通过测量微粒系统的散射光强角分布计算微粒系统的粒径分布属于典型的反演问题。理论反演计算一直是激光粒度仪的关键和难点，迄今未彻底解决。若在计算中使用独立模式算法，因为没有预先设定分布函数形式，会导致此情况比在使用非独立模式算法情况下有更大的不适定性，所以计算的结果会对输入数据非常敏感，微小的输入扰动都会引起结果较大幅度的振荡，变得不稳定。 本文对微粒粒径反演问题的独立模式算法进行了理论研究。分别使用Phillips-Twomey正则化方法和POCS(凸集投影法)进行粒径反演计算。本文对这两种方法在使用中的参数选择，计算判据和适用条件做了详细的讨论，并给出了两种方法解决此问题的计算模拟结果，其中，用Phillips-Twomey方法得到的结果比较令人满意。

目录

文摘

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第一章引言

1.1微小颗粒态物质

1.2微粒粒径分布的测量

1.3基于Mie氏散射理论的光散射测量技术的历史及现状

第二章Mie氏散射理论

2.1引言

2.2光的散射

2.3光与介质相互作用的经典理论

2.4 Mie氏散射理论

2.5多微粒散射

第三章反演问题及其解法

3.1引言

3.2正向问题和反演问题

3.3反演问题的解法

第四章微粒粒径分布求解算法

4.1粒径分布求解模型

4.2粒径分布求解方法

4.3 Phillips-Twomey方法

4.4 POCS方法

4.5后续工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢