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基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析

石振华,  林冠宇,  王淑荣,  于磊,  曹佃生

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石振华, 林冠宇, 王淑荣, 于磊, 曹佃生. 基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2189-2194.
引用本文: 石振华, 林冠宇, 王淑荣, 于磊, 曹佃生. 基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2189-2194.
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Shi Zhenhua, Lin Guanyu, Wang Shurong, Yu Lei, Cao Diansheng. Numerical analysis of small particle measurement based on the theory of laser scattering[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(7): 2189-2194.
Citation: Shi Zhenhua, Lin Guanyu, Wang Shurong, Yu Lei, Cao Diansheng. Numerical analysis of small particle measurement based on the theory of laser scattering[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(7): 2189-2194.
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基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析

  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033;

  • 2.

    中国科学院大学,北京 100049

基金项目: 

国家自然科学基金(41074126)

详细信息
    作者简介:

    石振华(1989-),男,硕士生,主要从事空间紫外光学遥感结构设计方面的研究。Email:shizhenhua2008@yeah.net

  • 中图分类号: TN247;O436.2

Numerical analysis of small particle measurement based on the theory of laser scattering

  • 1.

    Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 根据算法的准确性、稳定性和快速性原则, 讨论了Mie散射和Rayleigh散射的数值算法。将Mie散射理论及Rayleigh散射理论的Matlab数值结果与Wiscombe结果对比分析, 证明了此Matlab程序的正确性。在此基础上, 确定了当颗粒粒径参量x0.3时采用Rayleigh散射理论来确定前向某一角度范围内散射光能分布, 从中求得颗粒的粒径大小和分布, 具有比Mie散射理论算法快速性的特点。该方法为某些测试对象(颗粒与分散介质相对折射率、颗粒种类等)确定、微小颗粒的在线测量提供了理论支持。
    Abstract: According to the accuracy, stability and fast property of algorithms, the numerical algorithms of the classical Mie scattering and Rayleigh scattering were presented in this paper. Compared the numerical results acquired from the Mie scattering theory and Rayleigh scattering theory by using Matlab with Wiscombe's numerical results, the results acquired from Matlab programs were also accurate. According to Matlab numerical results, the forward light scattering distribution in a certain angle can be determined by Rayleigh scattering theory when the size parameter x is less than 0.3. The size distribution can also be determined. The algorithm of Rayleigh scattering theory is more efficient than the corresponding algorithm acquired from Mie scattering theory. This simplified method can provide theoretical support for online measuring micro particles when some test objects(the relative refractive index, particle type) are determined.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-10
  • 修回日期:  2014-12-07
  • 刊出日期:  2015-07-25

基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033;
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049
    • 作者简介:

    石振华(1989-),男,硕士生,主要从事空间紫外光学遥感结构设计方面的研究。Email:shizhenhua2008@yeah.net

  • 收稿日期: 2014-11-10
  • 修回日期: 2014-12-07
  • 刊出日期: 2015-07-25
基金项目:

国家自然科学基金(41074126)

  • 中图分类号: TN247;O436.2

摘要: 根据算法的准确性、稳定性和快速性原则, 讨论了Mie散射和Rayleigh散射的数值算法。将Mie散射理论及Rayleigh散射理论的Matlab数值结果与Wiscombe结果对比分析, 证明了此Matlab程序的正确性。在此基础上, 确定了当颗粒粒径参量x0.3时采用Rayleigh散射理论来确定前向某一角度范围内散射光能分布, 从中求得颗粒的粒径大小和分布, 具有比Mie散射理论算法快速性的特点。该方法为某些测试对象(颗粒与分散介质相对折射率、颗粒种类等)确定、微小颗粒的在线测量提供了理论支持。

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