激光粒度测试中的独立模式反演算法研究.pdf

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1、第33卷第6期光学仪器V01．33，No．62011年l2月OPTICAI。INSTRUMENTSDecember，2011文章编号：1005—5630(2011)06一0014—04激光粒度测试中的独立模式反演算法研究李彩荣，刘缠牢(西安工业大学光电工程学院，陕西西安710032)*摘要：在测量微粒系统的散射光强角分布中计算微粒系统的粒径分布，属于典型的反演问题。反演算法一直是激光粒度仪的关键和难点。介绍了基于米氏散射理论的粒度测试，对其求解方法进行了详细分析。针对独立模式算法不需要预先指定粒径分布函数的形式就可获得真实粒度分布

2、，提出了一种改进的独立模式粒度反演算法，并对算法的性能进行了理论分析和实验论证。实验结果表明，所提出的算法有效地提高了测量精度，降低了测量的重复误差。关键词：激光粒度仪；米氏散射理论；激光粒度测试；反演算法中图分类号：TH741文献标识码：Adoi：10．3969几issn1005—5630．2011．06．004Studyonnon—modeinVersionalgorithmoflaserparticIesizedistributiontestL工C口iro翘g，L工UC忍以咒Z口o(Sch001of0ptoelectroni

3、cEngineering，Xi7anTechnoIogicaIUniversity，Xi’an7l0032，China)Abstract：Determiningparticlesizedistributionbymeasuringscatteredlightintensitiesindifferentdirectionswhichisatypicalinverseproblem．Inversionalgorithmisthekeyanddifficultpointoflaserparticlesizer．Particlesized

4、istributiontestwhichisbasedonMiescatteringtheoryisintroduced．Themethodtocalculateparticlesizedistributionisanalyzedindetail．Becausethemodel—independentalgorithmcanworkoutanysortofparticlesizedistributionsintheorywithoutanypre—assumptionsfortheparticlesystem，anameliora

5、tednon—modeinVersionalgorithmispresentedbasedonthestudyofnon—modedataprocessingalgorithm．Thentheoreticalanalysisandexperimentdemonstrationabouttheperformanceofthealgorithmwerecarriedout．Theexperimentalresultsindicatethatthisalgorithmenhancesthemeasuringprecisionandred

6、ucestherepetitionerroreffectively．Keywords：1aserparticlesizer；IⅥiescatteringtheory；1aserparticlesizedistributiontest；inversionalgorithm引言颗粒涉及到科学研究和国民经济的广泛领域，直接影响着产品的质量和性能，准确测定颗粒的粒度及其分布对相关领域和学科的技术进步有重要意义。常用的粒度测试方法m21有筛分法、显微镜法、沉降法、电学法、表面积法、光学法和激光散射法等。其中，激光散射法具有测试精度高、测量速

7、度快、重复性’收稿日期：2011一07—18作者简介：李彩荣(1986一)，女，陕西延安人，硕士研究生，主要从事测试计量技术与仪器方面的研究。第6期李彩荣，等：激光粒度测试中的独立模式反演算法研究·15·好、可测粒径范围宽等突出优点，被认为是一种最先进的、最具有广泛发展前景的测量方法[3]。由于米氏散射核的严重病态[4]，故粒度反演算法成为激光粒度仪的核心研究内容。随着研究的不断深入，多种粒度反演算法应运而生。独立模式反演算法与非独立模式算法不同，无需知道被测颗粒的先验信息，而是由实际测量的光能分布值来求解第一类Fredh01m积

8、分方程得到颗粒系统的粒度分布。这在理论上可以得到任意形式的粒度分布曲线，在不了解或无法用特定的函数表达式来表征待测颗粒系的粒度分布时具有明显的优越性。文中基于对独立模式反演算法的研究，提出了一种改进的独立模式算法，编制了测试软件。实验结果表明：该算