基于组合频谱技术的激光粒度仪研制

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1、摘要随着科学技术的飞速发展，颗粒尺寸大小与产品质量、能耗、环境污染等众多领域的关系日益密切，作用越来越重要。因此，准确测量颗粒尺寸的测量意义重大，激光粒度仪以准确度高、重复性好、测量范围宽的优势，在粒度测量领域占有重要地位。本文在分析国内外现状的基础上，围绕激光粒度测试技术开展研究。在理论研究、关键技术和样机研制方面进行了大量工作，取得了预期效果。本文工作的主要创新点如下：1．提出将组合频谱技术应用于粒度测试的理论，根据该理论提出共轴双探测面的激光粒度测试方法，从而扩大了激光粒度测试的量程和动态范围

2、。2．基于最优化问题的目标函数构造方法，提出改进共轭梯度算法的无模式数据处理算法，对参数的选取方法进行了研究和讨论，用于求解单峰或多峰的粒度分布，从而提高仪器的精度和分辨率。3．提出用灰色预测方法修正透镜的渐晕影响，在样品距透镜较远时可以修正测量时的渐晕信号。4．基于组合频谱技术，研制了两种新型激光粒度仪。包括关键器件硅光电探测器组的研制，以及组合光学系统、信号采集系统和机械系统的研制，通过多元硅光电探测器的不同组合和光路系统的不同布置，可满足0．2～2000岫和5～3500¨m范围的粒度测量。通过

3、对标准物质的测量实验，验证了所提出理论的正确性和所研制的粒度仪样机的有效性。关键词：激光粒度测试改进共轭梯度法组合频谱技术灰色预测组合硅光电探测器ABSTRACTScienceandtechnologiesaredevelopingrapidlyandtherearemoreconnectionswithparticlessizeinmanyareas．Particlediameterscaninfluenceproductsqualities，energyconsumption，pollution

4、，etc．Soitisimportanttomeasureparticlesizeexactly．Thelaserparticlesizerhasadvantagesofhi曲repeatability，accuracy，andbroadmeasurablerange．Itisakindofleadinginstrumentsintheparticlesizemeasurementarea．Thehistoryandrecentdevelopmentsofthetheoriesandtechnolo

5、giesofparticlesizemeasurementsareexpatiated．Thisdissertationisfocusedonlaserparticlesizemeasurementtechnologies．Alotofworkwasdoneintheories，keytechnologies，andresearchanddevelopmentofsizer，prototypes．Finally，theexpectedresultsareattained．Thefollowingar

6、ethemaininnovations．1．Thecombinedspectrumtechnologyinlaserparticlesizemeasurementispresented．Twolaserparticlesizemeasurementmethodsarethenproposed,wheresignalsaredetectedontwocoaxialfocalplanes．Asaresult，themeasurablesizerangesandthedynamicrangesareext

7、ended．2。Theimprovedconjugategradientalgorithmisproposed．Thealgorithmisbasedontheobjectivefunctionsoftheoptimizationalgorithm．Byadequatelyselectingthekeyparameters，itcanbeusedtoinvertunimodalandmultimodalparticlesizedistributions．Simultaneity,theaccurac

8、y,therepeatabilityandtheresolvingofthesizersareenhanced．3．Thegrey—predictiontheoryisusedtoamendthevignetteeffectofthelens．ThevignettedopticalsignalsCanbemodified．Theproblemoftenappearswhenthesampleismuchfarawayfromthelens．4．Accordingtot