[發明專利]一種粒度分布自適應采樣非負TSVD動態光散射反演方法

有效

• 申請號: 201910930174.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110595962B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王雅靜;申晉;劉偉;陳文鋼;馬立修;袁曦;劉振明;牟彤彤
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所(普通合伙) 37223
• 代理人: 孫愛華

一種粒度分布自適應采樣非負TSVD動態光散射反演方法，屬于動態光散射技術領域。其特征在于：包括如下步驟：步驟1001，確定初始參數；步驟1002，反演顆粒的粒度分布；步驟1003～1004，重構電場自相關函數并求出電場自相關函數殘差；步驟1005，增加粒度分布采樣點數值；步驟1006，當前粒度分布采樣點數如果滿足觸發條件，執行步驟1007，如果不滿足觸發條件，返回執行步驟1002～步驟1005；步驟1007，求得電場自相關函數殘差的最小值；步驟1008，得到的最優采樣點數；步驟1009，得到最優采樣點數對應的顆粒的粒度分布。通過本抗干擾能力更強的粒度分布自適應采樣非負TSVD動態光散射反演方法，與傳統的固定粒度分布采樣點非負TSVD相比，提高了反演精度，在高噪聲水平下改善效果更加明顯。

技術領域

一種粒度分布自適應采樣非負TSVD動態光散射反演方法，屬于動態光散射技術領域。

背景技術

動態光散射(Dynamic Light Scattering，以下簡稱DLS)技術是一種快速有效的測量亞微米及納米顆粒的方法，被廣泛應用在醫學、化學、生物和高分子材料等領域中。該技術根據顆粒在懸浮液中做布朗運動，獲得隨機波動的散射光，從而得到光強的自相關函數(autocorrelation function，簡稱ACF)，進一步根據Siegert關系求出電場自相關函數，進而求出顆粒的粒度分布(particle size distribution，以下簡稱PSD)。

從散射光相關函數獲得顆粒粒度分布需要求解第一類Fredholm積分方程，這是一個典型的不適定問題。為了得到準確的PSD，基于不同原理的優化方法相繼被提出，包括累計分析法、非負約束最小二乘法(NNLS)、CONTIN算法、Laplace變換法、指數采樣法、Tikhonov正則化法、貝葉斯算法和以及各種智能算法，現有的方法普遍存在的問題是：這些方法在反演過程中一般都采用了固定的粒度分布采樣點數。然而粒度分布采樣點的選取與反演精度有關，不同的顆粒需要的粒度分布采樣點是不同的，對于同一種顆粒在不同的隨機噪聲下需要粒度分布采樣點也都是不一樣的。粒度分布采樣點過少會導致峰值位置偏離真實值較大且反演結果平滑性差，粒度分布采樣點過多會導致反演PSD與真實PSD嚴重偏離。合適的粒度分布采樣點有利于提高反演PSD的精度，因此如何選取合適的粒度分布采樣點數，以得到更高的PSD精度，成為本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種粒度分布自適應采樣非負TSVD動態光散射反演方法,與傳統的固定粒度分布采樣點非負TSVD相比，提高了反演精度，在高噪聲水平下改善效果更加明顯，且抗干擾能力更強。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該粒度分布自適應采樣非負TSVD動態光散射反演方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1001，確定初始參數；

步驟1002，利用非負截斷奇異值正則化反演顆粒的粒度分布；

步驟1003，重構電場自相關函數，并與電場ACF的實測值求得電場自相關函數殘差；

步驟1004，保存步驟1003中求得的電場自相關函數殘差；

步驟1005，增加粒度分布采樣點數值；

步驟1006，當前粒度分布采樣點數是否滿足觸發條件，如果滿足觸發條件，執行步驟1007，如果不滿足觸發條件，返回執行步驟1002～步驟1005；

步驟1007，求得電場自相關函數殘差的最小值；

步驟1008，得到電場自相關函數殘差最小值對應的最優采樣點數；

步驟1009，得到最優采樣點數對應的顆粒的粒度分布。

優選的，步驟1006中所述的觸發條件為：粒度分布采樣點數大于相關函數通道數。