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利用光声技术测量纳米溶液颗粒粒度的方法
| 专利名称： | 利用光声技术测量纳米溶液颗粒粒度的方法 |
| 摘要： | 本发明涉及一种利用光声技术测量纳米溶液颗粒粒度的方法，可调制脉冲激光器发出激光束入射到待测纳米介质中，介质中纳米颗粒的光吸收特性以及等离子元激振使得纳米颗粒吸收光能并转化为热量，纳米颗粒的受热膨胀和微观光‑声转换机制使得纳米颗粒周期性发出声波信号，声波信号特性与纳米颗粒粒度有关，利用声传感器检测声波信号，即可反演得出颗粒粒度大小。本发明在测量过程中，不测量颗粒的散射、透射等光信号，而是测量颗粒物发出的声波信号，测量信号的获取更为简单，使得测量结果准确、可靠。本发明方法可用于实验室科学研究，可实现在线测量和工业现场的应用。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 上海;31 |
| 申请人： | 上海理工大学 |
| 发明人： | 田昌;苏明旭 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-05-24T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-08-30T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910439543.6 |
| 公开号： | CN110186818A |
| 代理机构： | 上海申汇专利代理有限公司 |
| 代理人： | 徐颖 |
| 分类号： | G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15 |
| 申请人地址： | 200093 上海市杨浦区军工路516号 |
| 主权项： | 1.一种利用光声技术测量纳米溶液颗粒粒度的方法，其特征在于，具体包括如下步骤： 1)建立测试装置：将待测纳米溶液颗粒样品放入样品池A中,控制器发出指令控制脉冲激光器发出调制激光束，激光束时间函数为f(t)，由控制器决定；激光束照射在样品池A中的纳米溶液颗粒上，纳米溶液颗粒吸收光能、受热膨胀、发出声波信号,布置在样品池另一侧的声传感器，接收纳米溶液颗粒受激光诱导发出的声波信号，经信号调理电路，进行信号放大、调理和甄别后输出到采集卡，采集卡将声波信号经过AD转换后送入控制器处理； 2)控制器每次变换激光束时间函数为fi(t),重复步骤1)，控制器得到i组声波信号，将得到的每组声波信号进行幅度强度谱变换，得到声波信号幅值，第i组声波信号幅值Pi与纳米溶液颗粒因吸收光能而导致的总吸热量Qi关系如下： Qi＝Pi/Γ (1) 其中，Γ为受热区域的格林爱森系数，即纳米溶液颗粒材料热膨胀系数，其为已知参数； 3)纳米溶液颗粒受到激光照射吸收光能而温度升高，纳米溶液颗粒的总吸热量Q理论值表示为： Q＝Qabs*fi(t) (2) 其中，fi(t)为对应的入射激光时间函数，为已知函数，Qabs为纳米溶液颗粒的光吸收能量，其大小可以用下式表示： 其中n是纳米溶液颗粒相对周围分散介质的折射率,D是待测颗粒的平均粒径，V是待测纳米溶液颗粒群受照射前总体积，λ是入射光波长，I0是激光器原始入射光强； 4)将公式(1)(2)(3)中的表达式联合构造方程组，求解方程组，将多组利用声波信号幅值测量数据Pi得到的纳米溶液颗粒总吸热量Qi和纳米溶液颗粒群的理论吸热量Q进行最优化计算，设误差最小为目标函数进行优化，构造目标函数： 采用非负最小二乘法优化算法，得到最优的D和V组合，即可得最优纳米溶液颗粒平均粒径D。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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