基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法及装置制造方法及图纸

技术编号:7013753 阅读:300 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术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,本发明专利技术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。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可测量纳米颗粒的方法及装置,特别涉及一种基于带通滤波的动 态光散射纳米颗粒測量方法及装置,属于测量
可用于科学研究、生物医药、化工 能源、环境保护等涉及纳米颗粒生产与过程控制的多个领域。
技术介绍
在动态光散射纳米颗粒測量技术中,一般采用数字相关器得到散射光信号的自相 关函数或利用功率谱估计方法得到散射光信号的功率谱密度函数,由此通过矩阵反演获得 纳米颗粒的粒径分布參数。激光器发出的激光由单个或多个透镜組合形成会聚光后照射到溶液中的纳米颗 粒上发生散射,散射光信号中包含了颗粒的粒径信息。散射光信号的探測一般有三种方式一.直接探測散射光信号或经过透镜会聚后 探測;ニ.将散射光信号与光源发出的部分激光干渉后探測;三.将散射光反馈入激光腔 内与腔内激光发生自混频调制激光输出并由设置在激光器后端的光电探测器探測。待测颗粒的散射光信号经相关器处理得到自相关函数权利要求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2.一种实现基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法的装置,特征在于,该装置包括激光器、测量区、光电探测器和模拟电路,所述的模拟电路包括一预放大器和频率通道总数M相应的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,由激光器发射出的光束照射到测量区,测量区内颗粒散射光被光电探测器接收,光电探测器输出的信号经预放大器放大后,并行送入所述的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,得到多个不同频率处的信号方均根值,被 A/D采集卡采样,最终得到功率谱密度函数。3.根据权利要求2所述的实现基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法的装置, 特征在于,在激光器和测量区之间置有分束镜,由激光器发射出的光束,通过分束镜分成两束,一束透过分束镜,照射到测量区;一束被分束镜反射后作为本征光,测量区内颗粒散射光与本征光干涉,被光电探测器探测,最后通过模拟电路得到功率谱密度函数。4.根据权利要求2所述的实现基于带通滤波的动态光散射纳米颗粒测量方法的装置, 特征在于,光电探测器置于激光器后面,由激光器发射出的光束,照射到测量区,颗粒后向散射光反馈入激光谐振腔内与原始激光发生混频,激光器的后向输出光被光电探测器探测,最后通过模拟电路得到功率谱密度函数。全文摘要本专利技术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,本专利技术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。文档编号G01N15/02GK102297823SQ20111012705公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日专利技术者沈建琪, 王华睿 申请人:上海理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
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:                                                      (5)其中,i是频率通道号,是通道总数;j是颗粒粒径分档号,是颗粒粒径分档总数;xj是第j档颗粒粒径平均值;是第j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,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;q是散射矢量的值;Dj是第j档粒径的颗粒扩散系数,包含了纳米颗粒粒径xj的信息;ω是与布朗运动有关的角频率;是第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;是第j档粒径的颗粒分布函数;将公式(5)转变成矩阵的形式,得到:,其中,功率谱密度分布列向量S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K根据公式(5)中定义理论计算得到,求解矩阵方程,获得被测颗粒粒径分布列向量H。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:沈建琪王华睿
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:31

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