悬浮粒子偏振测量方法、装置及其全角度同步校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种悬浮粒子测量装置的全角度同步校准方法，包括如下步骤：S1、用入射偏振光照射标准样本粒子后发生散射，并测量多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量；S2、将所述多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量拼成第一矩阵，将理想情况下步骤S1能够得到的多个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的理论值拼成第二矩阵，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵得到校准矩阵；S3、在测量悬浮粒子时使用所述校准矩阵对测量结果进行校准。本发明专利技术实现对单悬浮粒子多个散射角度的同步校准，能够大幅减少校准的步骤与时间，也有利于提高校准精度。也有利于提高校准精度。也有利于提高校准精度。

【技术实现步骤摘要】
悬浮粒子偏振测量方法、装置及其全角度同步校准方法


[0001]本专利技术涉及悬浮粒子偏振测量领域，特别是涉及悬浮粒子偏振测量方法、装置及其全角度同步校准方法。

技术介绍

[0002]气溶胶是指细小固体颗粒或液滴在气体中的悬浮颗粒体系，这些粒子不仅会对环境造成极大的破坏，而且会干扰人体正常气体交换，导致呼吸道疾病。因此，对空气中悬浮粒子进行准确的测量和精准的识别具有重要的意义。传统光学方法由于可以用非接触的方法对悬浮粒子信息进行高分辨无损检测，使得其在悬浮粒子测量中占有重要地位。但是这种方法存在单颗粒的描述能力比较差，包含的信息维度低等缺点制约了其发展。
[0003]而基于偏振光散射原理设计的单颗粒多角度悬浮粒子偏振矢量测量装置可以对悬浮粒子进行动态的、原位非接触的测量和识别，利用偏振光对小粒径粒子物理属性敏感的特性，能够提供包含不同波长、不同角度在内的大数据量的信息维度。这些特点使得其成为悬浮粒子测量中有广泛应用前景的测量装置。但在实际动态测量过程中，单颗粒多角度悬浮粒子偏振矢量测量装置由于包含气路、光路、电路在内不同种类的误差源，使得其动态测量结果与实际情况无法保持良好的一致性，而且针对每个角度进行校准，步骤多且费时。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中提到的上述问题，本专利技术提出了悬浮粒子偏振测量方法、装置及其全角度同步校准方法。
[0005]本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
[0006]一种悬浮粒子测量装置的全角度同步校准方法，包括如下步骤：r/>[0007]S1、用入射偏振光照射标准样本粒子后发生散射，并测量多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量；
[0008]S2、将所述多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量拼成第一矩阵，将理想情况下步骤S1能够得到的多个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的理论值拼成第二矩阵，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵得到校准矩阵；
[0009]S3、在测量悬浮粒子时使用所述校准矩阵对测量结果进行校准。
[0010]在一些实施例中，所述测量多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量包括：在一段时间内测量每个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量并取平均值。
[0011]在一些实施例中，所述多个不同散射角度包括30
°
、60
°
、85
°
、115
°
四个散射角度。
[0012]在一些实施例中，所述多个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的理论值为：
[0013][0014][0015][0016][0017]其中，S
in
是入射偏振光的斯托克斯向量；分别是30
°
、60
°
、85
°
、115
°
四个散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的理论值，为标准样本对应于各散射角度的缪勒矩阵；
[0018]所述第二矩阵为：
[0019][0020]所述第一矩阵为：
[0021][0022]其中，分别是30
°
、60
°
、85
°
、115
°
四个散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的测量值；
[0023]计算得到校准矩阵为：
[0024][0025]在一些实施例中，所述标准样本粒子为聚苯乙烯微球。
[0026]本专利技术还提出了一种悬浮粒子偏振测量方法，包括：使用上述的全角度同步校准方法获得的所述校准矩阵对测量结果进行校准。
[0027]本专利技术还提出了一种悬浮粒子偏振测量装置，包括处理器，其特征在于，所述处理器经配置使用上述的全角度同步校准方法获得的所述校准矩阵对测量结果进行校准。
[0028]本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由处理器执行时使用上述的全角度同步校准方法获得的所述校准矩阵对悬浮粒子偏振测量结果进行校准。
[0029]本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：
[0030]本专利技术通过用入射偏振光照射标准样本粒子后发生散射，并测量多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量；将它们拼成第一矩阵，并将它们理想情况下的理论值拼成第二矩阵，根据第一矩阵和第二矩阵得到校准矩阵，得到的校准矩阵用于测量悬浮粒子时对测量结果进行校准，从而实现对单颗粒多角度悬浮粒子四个散射角度的同步校准，实现多角度的仪器校准，不同于对单个角度下的数据进行单独校准，本专利技术通过实现对单颗粒多角度悬浮粒子多个散射角度的同步校准，把气路、光路、电路等部分的误差源(如电路噪声、气路紊乱、光束漂移)看作一个系统的误差源，能够大幅减少校准的步骤与时间，也有利于提高校准精度。本专利技术尤其适用于更换入射偏振态测量的情况。
[0031]本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
[0032]图1是本专利技术实施例中悬浮粒子测量装置的示意图；
[0033]图2是本专利技术实施例中全角度同步校准方法的流程图；
[0034]图3是本专利技术实施例中全角度同步校准方法的具体流程图；
[0035]图4a是本专利技术实施例中校准前出射光斯托克斯向量用S0归一化后的S1数值；
[0036]图4b是本专利技术实施例中校准前出射光斯托克斯向量用S0归一化后的S2数值；
[0037]图4c是本专利技术实施例中校准前出射光斯托克斯向量用S0归一化后的S3数值；
[0038]图5a是本专利技术实施例中校准后出射光斯托克斯向量用S0归一化后的S1数值；
[0039]图5b是本专利技术实施例中校准后出射光斯托克斯向量用S0归一化后的S2数值；
[0040]图5c是本专利技术实施例中校准后出射光斯托克斯向量用S0归一化后的S3数值。
[0041]附图标记如下：
[0042]激光器1，起偏系统2，偏振检测通道3，信号处理单元4，计算机5。
具体实施方式
[0043]下面对照附图并结合优选的实施方式对本专利技术作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0044]需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0045]本专利技术实施例中使用的悬浮粒子测量装置如图1所示，悬浮粒子测量装置由激光器、起偏系统、偏振检偏通道、信号处理单元、计算机等组成。其中激光器1，其用于产生激光；起偏系统2，其用于将激光调制成偏振光；偏振检测通道3，其用于对散射后的出射光进行探测采集；信号处理单元4，其用于将光转换成电信号，并传输到计算机上；计算机5，其用于对信号进行处理与分析。
[0046]应理解，本专利技术的方法使用的悬浮粒子测量装置不限于此。
[0047]本专利技术实施例提供了一种悬浮粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮粒子测量装置的全角度同步校准方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、用入射偏振光照射标准样本粒子后发生散射，并测量多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量；S2、将所述多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量拼成第一矩阵，将理想情况下步骤S1能够得到的多个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的理论值拼成第二矩阵，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵得到校准矩阵；S3、在测量悬浮粒子时使用所述校准矩阵对测量结果进行校准。2.如权利要求1所述的全角度同步校准方法，其特征在于，所述测量多个不同散射角度的实际出射偏振光的斯托克斯向量包括：在一段时间内测量每个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量并取平均值。3.如权利要求1或2所述的全角度同步校准方法，其特征在于，所述多个不同散射角度包括30
°
、60
°
、85
°
、115
°
四个散射角度。4.如权利要求3所述的全角度同步校准方法，其特征在于，所述多个不同散射角度的出射偏振光的斯托克斯向量的理论值为：射偏振光的斯托克斯向量的理论值为：射偏振光的斯托克斯向量的理论值为：射偏振光的斯托克斯向量的理论值为：其中，S
in
是...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾楠，刘腾辉，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：