本發(fā)明涉及顆粒計(jì)數(shù)，特別涉及一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有技術(shù)中，光阻法只能測(cè)量顆粒的光衰減(消光)等效粒徑，無法測(cè)量顆粒的真實(shí)幾何粒徑。此外，當(dāng)測(cè)量相同大小的顆粒時(shí)，如果顆粒的光學(xué)性質(zhì)不同，儀器就會(huì)給出不同的粒徑結(jié)果。

2、根據(jù)上述缺陷，目前的光阻法顆粒計(jì)數(shù)器(見參考文獻(xiàn))進(jìn)行了創(chuàng)新，其工作原理基于以下物理理論：在粒徑遠(yuǎn)大于光波長(zhǎng)的前提下，顆粒對(duì)光的散射可近似看作光的衍射和幾何散射兩種現(xiàn)象的疊加。對(duì)于光的衍射，其角分布只與顆粒大小有關(guān)，與顆粒的光學(xué)性質(zhì)無關(guān)。對(duì)于光的幾何散射，其遠(yuǎn)場(chǎng)散射光的角分布只與顆粒的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)，與顆粒大小無關(guān)。據(jù)此，目前的光阻法顆粒計(jì)數(shù)器的光學(xué)結(jié)構(gòu)是：?jiǎn)紊c(diǎn)光源發(fā)出發(fā)散光束，經(jīng)透鏡后變成平行光，經(jīng)過限束光闌成為入射光束。被測(cè)流體通過的區(qū)域(流道)由限束光闌、會(huì)聚透鏡和支撐框架圍成，入射光束占據(jù)的流道空間就是儀器的測(cè)量區(qū)，位于流道中央。小孔光闌位于會(huì)聚透鏡的后焦面上，探測(cè)器處于小孔光闌后方。

3、當(dāng)沒有顆粒進(jìn)入測(cè)量區(qū)時(shí)，入射光被聚焦在小孔光闌中心，全部穿過小孔光闌到達(dá)探測(cè)器。當(dāng)顆粒進(jìn)入測(cè)量區(qū)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光的散射或吸收，其中散射光只有角度小于截止角的部分能被探測(cè)器接收。由于幾何散射光的分布角范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于衍射光分布的角范圍，所以在截止角取值比較合適的情況下，衍射光基本上全部能穿過小孔光闌，而幾何散射光基本上完全被小孔光闌所阻擋，因此顆粒的有效消光系數(shù)近似為1，并且與顆粒的光學(xué)性質(zhì)基本無關(guān)。顆粒造成的光衰減等于投射到顆粒上的入射光。所以儀器能夠根據(jù)光衰減和入射光束的橫截面積計(jì)算出顆粒的大小，并且結(jié)果不受顆粒的光學(xué)性質(zhì)和位置的影響。

4、但是，目前的光阻法顆粒計(jì)數(shù)器仍然存在部分問題。在實(shí)際儀器設(shè)計(jì)中，截止角的取值是一個(gè)折中的結(jié)果：如果截止角過大，雖然更多衍射光通過小孔光闌，但也會(huì)有更多幾何散射光透過小孔光闌，導(dǎo)致消光系數(shù)顯著小于1；如果截止角過小，幾何散射的消光系數(shù)接近1，但更多的衍射光被遮擋，造成粒徑的計(jì)算誤差(可稱為“衍射誤差”)。隨著被測(cè)顆粒變小，折中的效果將變差，儀器的測(cè)量準(zhǔn)確性也會(huì)降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明披露了一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，利用數(shù)值算法修正測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)提高測(cè)量準(zhǔn)確性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

2、本發(fā)明公開了一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，包括步驟如下：

3、s1、根據(jù)儀器的目標(biāo)準(zhǔn)確度，計(jì)算光阻法顆粒計(jì)數(shù)器的截止角θf的數(shù)值；

4、具體地，只考慮幾何散射誤差的條件下，截止角θf的計(jì)算過程如公式(1)所示(見參考文獻(xiàn)):

5、

6、式(1)中，σ為目標(biāo)測(cè)量誤差，n為顆粒折射率。

7、具體地，σ為人為設(shè)置的數(shù)值，n為可能被儀器測(cè)到的折射率最小的顆粒的折射率數(shù)值。

8、s2、根據(jù)儀器的粒徑測(cè)量范圍d0～dm，按照一定規(guī)律將其分為m個(gè)粒徑段，每個(gè)粒徑段的分界粒徑數(shù)值分別記為d0，d1，d2，...，dm；

9、可選地，s2步驟中，所述規(guī)律包括等比級(jí)數(shù)、等差級(jí)數(shù)、不規(guī)則分級(jí)等。

10、s3、計(jì)算粒徑為d0，d1，d2，...，dm的顆粒物產(chǎn)生的衍射角大于θf的衍射光能占衍射總光能的比例，分別記為b0，b1，b2，...，bm；

11、具體地，所述b0，b1，b2，...，bm的計(jì)算過程如公式(2)所示(見參考文獻(xiàn))：

12、

13、式(2)中，j0和j1分別為0階和1階bessel函數(shù)，d為顆粒物粒徑。

14、s4、分別計(jì)算粒徑為d0，d1，d2，...，dm的待測(cè)顆粒物的表觀分段粒徑，分別記為

15、s5、測(cè)量過程中，根據(jù)光衰計(jì)算顆粒物的粒徑d，若d滿足則該顆粒計(jì)入第i粒徑段，i＝1,2，...，m；持續(xù)進(jìn)行s5步驟，直至測(cè)量結(jié)束。

16、s6、按照原始的粒徑分段d0，d1，d2，...，dm，生成儀器的測(cè)量報(bào)告。

17、基于該發(fā)明，本方法通過數(shù)值計(jì)算，可彌補(bǔ)因截止角過小造成的部分衍射光被小孔光闌阻擋而產(chǎn)生的測(cè)量誤差。儀器只需根據(jù)目標(biāo)準(zhǔn)確性的要求，將截止角取到足夠低的值，確保幾何散射的透過誤差保持在足夠小的范圍內(nèi)，而由小孔光闌遮擋所導(dǎo)致的衍射誤差，則可以通過上述方法來補(bǔ)償，最終實(shí)現(xiàn)提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量精度的目標(biāo)。

技術(shù)特征：

1.一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，其特征在于，包括步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，其特征在于，s1步驟中，截止角θf的計(jì)算過程如公式(1)所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，其特征在于，s3步驟中，所述規(guī)律包括等比分段、等差分段和不規(guī)則分段。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，其特征在于，s3步驟中，所述b0，b1，b2，...，bm的計(jì)算如公式(2)所示：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可提高光阻法顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量準(zhǔn)確性的衍射修正方法，首先，根據(jù)儀器的目標(biāo)準(zhǔn)確度，計(jì)算只考慮幾何散射光消光誤差情況下的截止角的數(shù)值；再根據(jù)儀器的粒徑測(cè)量范圍，按規(guī)律劃分粒徑段，得到各段的分界粒徑數(shù)值；計(jì)算上述分段粒徑的顆粒物產(chǎn)生的衍射光角度大于截止角的光能占衍射總光能的比例，由此計(jì)算表觀粒徑分段；最后，測(cè)量時(shí)若測(cè)得的顆粒物的粒徑處在某個(gè)表觀粒徑段，則把該顆粒計(jì)入該徑段，其中，反復(fù)進(jìn)行最后一步，直至測(cè)量結(jié)束。再依據(jù)原始粒徑分段生成測(cè)量報(bào)告，以彌補(bǔ)衍射誤差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法通過調(diào)低截止角，減少幾何消光系數(shù)誤差，由此增加的衍射誤差則通過數(shù)值計(jì)算進(jìn)行補(bǔ)償，顯著提高測(cè)量精度。

技術(shù)研發(fā)人員：龔心瑀,駱君靜,張福根
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海真幻科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28