[发明专利]一种激光自混频纳米颗粒粒径分布快速测量方法

权利要求书

1.一种激光自混频纳米颗粒粒径分布快速测量方法，其特征在于，方法步骤如下：

S1：将激光二极管发出的发散光束直接照射到样品池中的纳米颗粒，获得自混频信号；

S2：将所述自混频信号转变，获得由M个不同频率处功率组成的功率谱；

S3：将所述功率谱处理得到所述纳米颗粒粒径分布列向量X。

2.如权利要求1所述的一种激光自混频纳米颗粒粒径分布快速测量方法，其特征在于，步骤S1具体包括：所述纳米颗粒被所述发散光束照射后产生后向散射光，所述后向散射光返回进入所述激光二极管的激光谐振腔内，与所述激光谐振腔内的原始光发生自混频并产生自混频信号，所述自混频信号包含所述纳米颗粒粒径的信息。

3.如权利要求1所述的一种激光自混频纳米颗粒粒径分布快速测量方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

所述自混频信号从激光腔后端面射出，经光电检测器转变为电流信号；

所述电流信号经跨阻放大电路转变为电压信号，然后并行送入多通道真有效值转换电路，并得到M个不同频率处的信号真有效值；

所述信号真有效值被A/D采集卡采样送入计算机中，获得M个不同频率处的功率，所述功率组成功率谱，可表示为：

其中，i是频率通道号(i＝1,2,…,M)，M是通道总数；j是颗粒粒径分档号(j＝1,2,…,N)，N是颗粒粒径分档总数；x_j是第j档颗粒粒径平均值；Δx_j是第j档粒径的分档宽度；q是散射矢量的值；D_j是第j档粒径的颗粒扩散系数，包含了纳米颗粒粒径x_j的信息；积分变量ω是与布朗运动有关的角频率；H_i(ω_0,i,ω)是第i通道带通滤波器的频率响应函数，该通道带通滤波器的中心频率为ω_0,i，适用于各阶无源和有源滤波器；ρ(x_j)是第j档粒径的颗粒分布函数。

4.如权利要求1或3所述的一种激光自混频纳米颗粒粒径分布快速测量方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

首先将所述公式(1)转变成矩阵，得到：

S∝KX

其中，功率谱分布列向量S为一组测量量，由所述自混频信号经所述跨阻放大电路和所述多通道真有效值转换电路处理得到，系数矩阵K根据所述公式(1)中Kij≡∫0∞Djq2ω2+(Djq2)2·|Hi(ω0,i,ω)|2dω]]>计算得到；

然后求解矩阵方程S∝KX，获得所述纳米颗粒粒径分布列向量X。