微粒群的粒度和溶液的折射率測量的研究

     在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中,光學(xué)測量技術(shù)以其*的非接觸性、高測量精度、易實現(xiàn)不帶電測量、良好的重復(fù)性和便攜性等優(yōu)點得到廣泛的重視和應(yīng)用,呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢頭。本文的研究內(nèi)容主要集中在基于Mie氏散射理論的微粒粒徑分布的測量和基于光纖Fabry-Perot干涉儀的液體折射率測量兩個方面。圍繞這兩個光電測量手段,本文所做的主要工作和取得的研究成果如下: 一.在微粒粒徑分布的測量方面: 1.采用全固態(tài)倍頻Nd:YAG激光器取代傳統(tǒng)的He-Ne激光器作光源,以一維線陣CCD取代傳統(tǒng)的同心環(huán)光電探測器作為光信號探測器,自行搭建起一套測量微粒粒徑分布的光電實驗裝置。采用中國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供的標(biāo)準(zhǔn)顆粒試樣進(jìn)行了單分散體系粒子群的粒度實際測量,從而驗證了該實驗裝置及所建數(shù)學(xué)模型的可靠性; 2.測定了國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供的聚苯乙烯小球顆粒的折射率,為其在激光粒度儀的校準(zhǔn)等場合的應(yīng)用提供了一個重要光學(xué)參數(shù); 3.在理論上建立了多分散體系粒子群R-R粒徑分布條件下的光散射測量的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了的計算機(jī)數(shù)值模擬計算。討論了在隨機(jī)噪聲存在的情況下,待測粒子群真實粒徑分布的變化對測量精度的影響問題。該討論適用于現(xiàn)今靜態(tài)光散射型激光粒度儀; 4.測量了加濕器產(chǎn)生的多分散體系霧滴群的粒徑分布,通過與廠商公布的有關(guān)數(shù)據(jù)相比較,驗證了本實驗裝置及有關(guān)算法的有效性。 二.在液體折射率的測量方面: 1.在理論上分析了采用Fabry-Perot干涉儀實現(xiàn)液體折射率高精度測量的原理和可行性; 2.在實驗上以單模石英光纖為傳光介質(zhì),Fabry-Perot干涉儀為傳感器件,面陣分體CCD為圖像探測系統(tǒng)組成測量裝置,對不同濃度的酒精水溶液進(jìn)行了測量。給出了測量過程中的干涉環(huán)圖樣的動態(tài)變化過程。實驗的初步結(jié)果證明,采用該系統(tǒng)可以探測到10-5數(shù)量級的折射率變化量,相應(yīng)的體積濃度變化量約在0.04%左右,達(dá)到設(shè)計目的。