发明名称 基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法及装置
摘要 本发明公开了一种基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法及装置。激光入射到溶液中作布朗运动的纳米颗粒上,颗粒的散射光直接被探测,或与原始激光的部分光干涉后被探测,或反馈入激光腔内发生自混频且自混频信号被探测。光电探测器输出的信号预放大后,并行送入M路由缓冲器、不同频率中心的带通滤波器和RMS方均根处理器串联而成的电路,得到M个不同频率处的信号方均根值,被A/D采集卡采样,最终获得M个不同频率处的功率谱密度函数,本发明解决了现有方法中因系数矩阵严重病态导致反演计算鲁棒性差的问题。降低了对数据采集速度、数据采集量、储存量、处理量等方面的要求,缩短了数据处理时间,可实现对纳米颗粒粒径的快速测试。
申请公布号 CN102297823A 申请公布日期 2011.12.28
申请号 CN201110127051.7 申请日期 2011.05.17
申请人 上海理工大学 发明人 沈建琪;王华睿
分类号 G01N15/02(2006.01)I 主分类号 G01N15/02(2006.01)I
代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 吴宝根
主权项 1.一种基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法,其特征在于,方法步骤为:由激光器发出的激光照射到溶液中的纳米颗粒,颗粒的散射光直接被光电探测器探测,或与原始激光的部分光干涉后被光电探测器探测,或反馈入激光腔内产生自混频信号后被光电探测器探测;由光电探测器探测到的信号经预放大器放大后依次并行送入M路由缓冲器、不同频率中心的带通滤波器和RMS方均根处理器串联而成的电路,得到M个不同频率处的信号方均根值,被A/D采集卡采样,最终获得M个不同频率处的功率谱密度函数,用理论公式可以表示为:<img file="66900DEST_PATH_IMAGE001.GIF" wi="289" he="97" />(5)其中,<i>i</i>是频率通道号<img file="779553DEST_PATH_IMAGE002.GIF" wi="101" he="28" />,<img file="2011101270517100001DEST_PATH_IMAGE003.GIF" wi="22" he="18" />是通道总数;<i>j</i>是颗粒粒径分档号<img file="656242DEST_PATH_IMAGE004.GIF" wi="101" he="28" />,<img file="2011101270517100001DEST_PATH_IMAGE005.GIF" wi="20" he="20" />是颗粒粒径分档总数;<i>x</i><sub><i>j</i></sub>是第<i>j</i>档颗粒粒径平均值;<img file="291754DEST_PATH_IMAGE006.GIF" wi="28" he="26" />是第<i>j</i>档粒径的分档宽度;在颗粒的散射光直接到达光电探测器的情况下有<img file="2011101270517100001DEST_PATH_IMAGE007.GIF" wi="78" he="28" />,在颗粒的散射光与原始激光的部分光干涉后到达光电探测器的情况下或者颗粒的散射光反馈入激光腔内发生自混频调制激光输出的情况下有<img file="558787DEST_PATH_IMAGE008.GIF" wi="70" he="28" />;<i>q</i>是散射矢量的值;<i>D</i><sub><i>j</i></sub>是第<i>j</i>档粒径的颗粒扩散系数,包含了纳米颗粒粒径<i>x</i><sub><i>j</i></sub>的信息;<i>ω</i>是与布朗运动有关的角频率;<img file="2011101270517100001DEST_PATH_IMAGE009.GIF" wi="49" he="28" />是第<i>i</i>通道带通滤波器的频率响应函数,适用于各阶无源和有源滤波器;<img file="820004DEST_PATH_IMAGE010.GIF" wi="44" he="30" />是第<i>j</i>档粒径的颗粒分布函数;将公式(5)转变成矩阵的形式,得到:<img file="2011101270517100001DEST_PATH_IMAGE011.GIF" wi="55" he="19" />,其中,功率谱密度分布列向量<b>S</b>为一组测量量,通过模拟电路实测得到,功率谱密度分布的系数矩阵<b>K</b>根据公式(5)中<img file="800467DEST_PATH_IMAGE012.GIF" wi="194" he="49" />定义理论计算得到,求解矩阵方程<img file="793831DEST_PATH_IMAGE011.GIF" wi="55" he="19" />,获得被测颗粒粒径分布列向量<b>H</b>。
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