發(fā)布時間：2021-07-16 17:05

　　動態(tài)光散射技術(shù)是測量納米和亞微米級顆粒的有效方法,在化學(xué)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境檢測、材料科學(xué)、食品工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在動態(tài)光散射法測量顆粒中,光子相關(guān)器是其核心裝置,設(shè)計良好的相關(guān)器對于提高自相關(guān)函數(shù)測量準(zhǔn)確度,進(jìn)而提升顆粒測量精度具有重要意義。本論文設(shè)計了一個基于LabVIEW的軟件相關(guān)器,并結(jié)合動態(tài)光散射實驗對其相關(guān)參數(shù)的設(shè)置與自相關(guān)函數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了分析。在現(xiàn)有的動態(tài)光散射實驗平臺的基礎(chǔ)上,本論文設(shè)計了由NI PCIe-6612型號計數(shù)器板卡、NI PCI-5402波形發(fā)生器板卡和微機組成的基于LabVIEW的軟件相關(guān)器。其中板卡型的硬件設(shè)備可以安裝進(jìn)微機主機箱的插槽當(dāng)中,對于計數(shù)器板卡這種有較多數(shù)字I/O引腳的,外接一個接線板,具有成本較低、體積較小、便攜易用的特點�；贚abVIEW的軟件系統(tǒng)設(shè)計,包括了數(shù)據(jù)采集、相關(guān)運算、數(shù)據(jù)存儲與顯示、粒徑反演等模塊以及可供用戶操作的軟件界面,較完整的完成了從讀取數(shù)據(jù)、計算自相關(guān)函數(shù)到粒徑反演的過程。其中數(shù)據(jù)采集模塊采用把數(shù)據(jù)采集下來再計算的方式,大大增加了最大采樣頻率。分析了采樣時間、相關(guān)通道數(shù)等參數(shù)選擇對軟件相關(guān)器性能的影響,在采... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

歸一化散射光強自相關(guān)函數(shù)曲線

件的選型相關(guān)器主要由光子計數(shù)探頭、計數(shù)器板卡、波形發(fā)生器以及微機三部子計數(shù)探頭負(fù)責(zé)把探測到的散射光強信號，經(jīng)過放大、甄別、整型轉(zhuǎn)化號輸出，計數(shù)器板卡完成數(shù)據(jù)的采集，波形發(fā)生器產(chǎn)生時鐘波形信號作樣時鐘，而微機則是作為終端完成數(shù)據(jù)的處理以及人機交互。一個軟備的選型，需要充分考慮各個信號類型、硬件接口以及相關(guān)參數(shù)的匹配器的功能與可擴(kuò)展性，因此需要對相關(guān)器的器件選型做詳細(xì)分析。光子計數(shù)探頭態(tài)光散射實驗中，散射光極其微弱并且需要探測散射光信號隨時間的 PMT 雖然可以實時測出散射光功率大小，但是對于動態(tài)光散射實驗而光功率隨時間的波動。因此，根據(jù)實驗的實際需求，選取能把散射光功壓脈沖個數(shù)形式輸出的光子計數(shù)探頭。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文壓電路、放大器、甄別器、脈沖整型器組成，其中包含的 PMT 為雙堿光電陰極，它將散射光信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，再經(jīng)過脈沖線性放大器將信號放大，然后將隨機變化的信號送到光子甄別器中甄別出光子脈沖信號，再通過脈沖整型器整型為 TTL 電平的電壓脈沖輸出，脈沖寬度為10ns，脈沖對分辨率為20ns[24]。在500nm附近波長的靈敏度最高，計數(shù)靈敏度為5 1 14.6 10 s pW ，與我們激光器的波長532nm相符。在實際使用該光子計數(shù)探頭時，除注意運行的電壓電流符合要求外，還需關(guān)注散射光強的控制。如圖 3-3 所示，圖 3-3（a）為線性計數(shù)率曲線，橫坐標(biāo)為輸入光的計數(shù)率，縱坐標(biāo)為輸出光的計數(shù)率，可見在計數(shù)率小于65 1 0時，入射光與出射光的計數(shù)率是呈線性關(guān)系的，而圖（b）也展示了計數(shù)率與誤差之間的關(guān)系，經(jīng)過矯正后的曲線，在小于 計數(shù)率時，誤差接近于 0。因此，為保證光子計數(shù)探頭輸出信號的可靠性，需要保證其探測到的散射光計數(shù)率不超過 。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙峰分布顆粒體系的多角度動態(tài)光散射數(shù)據(jù)反演（英文）[J]. 徐敏,申晉,朱新軍,THOMAS John C,CLEMENTI Luis A,VEGA Jorge R.  光子學(xué)報. 2017(02)
[2]激光粒度分析儀的關(guān)鍵技術(shù)及研究進(jìn)展[J]. 隋修武,李瑤,胡秀兵,李琰.  電子測量與儀器學(xué)報. 2016(10)
[3]多波段相關(guān)光子光譜分布與時間相關(guān)性測量實驗研究[J]. 高冬陽,李健軍,夏茂鵬,鄭小兵.  光譜學(xué)與光譜分析. 2016(05)
[4]大動態(tài)范圍高速光子相關(guān)器[J]. 劉偉,陸文玲,王雅靜,陳文鋼,申晉.  應(yīng)用光學(xué). 2015(05)
[5]Matlab軟件在頻譜分析中的應(yīng)用[J]. 陳大銀.  貴陽學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(02)
[6]改進(jìn)的穩(wěn)健Lowess標(biāo)準(zhǔn)化算法在基因芯片中的應(yīng)用[J]. 嚴(yán)德春,王加俊.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2013(01)
[7]短數(shù)據(jù)量動態(tài)光散射顆粒測量信號去噪方法[J]. 王雅靜,申晉,鄭剛,譚博學(xué),劉偉.  強激光與粒子束. 2010(06)
[8]DLS粒度測量實驗中噪聲的影響與克服[J]. 婁本濁.  光散射學(xué)報. 2008(04)
[9]動態(tài)光散射在顆粒檢測中的應(yīng)用[J]. 劉桂強,楊冠玲,何振江,韓鵬,岳成鳳,李豐果,彭力,喻雷壽,李儀芳.  中國粉體技術(shù). 2005(03)
[10]基于PCI總線的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 耿宇缽,張曉冬,陳曦.  工業(yè)控制計算機. 2005(05)

碩士論文
[1]含噪動態(tài)光散射數(shù)據(jù)處理方法研究[D]. 肖瑩瑩.山東理工大學(xué) 2015
[2]大動態(tài)范圍高速光子相關(guān)器研究[D]. 陸文玲.山東理工大學(xué) 2012
[3]多角度動態(tài)光散射顆粒粒度反演方法研究[D]. 劉曉艷.山東理工大學(xué) 2012
[4]低頻隨機信號實時功率譜分析儀的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王峰.東南大學(xué) 2005



本文編號：3287408