[發明專利]一種基于散射光偏振檢測的粒徑測量方法、裝置及設備

在審

• 申請號: 202110303782.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113075097A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 黃曉群;袁景陽;池同銘;鄧鵬
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 郭福利

本發明提供了一種基于散射光偏振檢測的粒徑測量方法、裝置及設備,其方法包括:獲取由圖像采集器采集到光路系統的兩幅偏振圖像；對兩幅所述偏振圖像進行運算,以生成所述偏振圖像中的粒子圖像；根據所述粒子圖像,獲取所述光路系統在不同入射波長及不同觀測角度下的散射偏振比；根據所述散射偏振比對粒子進行反演運算,以獲得粒子整體的最優解，基于圖像處理獲得散射光偏振比，避免了絕對量測量對光路的高要求，提高實驗抗干擾性；同時，能實現快速的在線測量。

技術領域

本發明涉及粒子檢測領域，特別涉及一種基于散射光偏振檢測的粒徑測量方法、裝置及設備。

背景技術

微粒檢測是一項涉及到多學科多領域的技術，主要涉及顆粒粒度、濃度和流場等微粒特性的獲取。固體顆粒、液滴、氣泡等微粒的實時在線檢測技術已被廣泛應用于化工、醫藥、環保、動力和大氣等領域，有效的測量與控制顆粒的粒度對抑制環境污染、提高能量利用率、降低能耗等具有重要意義。

在已有的顆粒粒徑測量技術中，光學散射方法有其不可取代的優勢，因其能實現快速實時無干擾的測量并易于與其他測量方式相結合實現兩種甚至兩種以上參數的同時獲取，更是得到了顆粒測試研究領域的廣泛關注。尤其近三十年來，隨著激光技術和計算機技術特別是圖像處理技術的發展，光學測量方法也取得了很大的進步和完善。這些光學測量方法大多通過實驗獲取粒子散射光的各個參數，再基于粒子散射光理論進行反演計算，從而取得單個粒子直徑或粒子群粒徑分布函數。

在較為成熟的粒子光散射模型中，米氏散射理論(Mie Scattering Theory或Lorenz-Mie Theory)因其精確度、運算效率和計算能力占據了獨特的地位，使我們對于均勻各向同性的球形粒子的電磁散射有一個全面的認識。雖然在自然界和工業過程中我們所遇到的粒子有很大一部分是非球形，米氏散射理論對許多微小粒子光散射共性的基礎性描述仍是不可多得的。基于米氏理論的光散射測量方案根據所使用的光源可被劃分為兩大類：一是通過調節入射光源頻譜來獲得一定范圍粒子散射光頻譜數據進行粒徑反演，但此方法因需要進行光譜調節導致響應時間過長，并且因為粒子復折射率隨入射波長改變而增加了數據處理難度。基于一些測量領域進行快速測量的需求(如噴霧，易揮發氣溶膠等等)發展出了快速的連續測量方法，入射光由單色波長或數色相互獨立波長構成，可進行多角度測量，其中包括基于消光法的測量和多角度散射光的測量。以上的光散射粒徑測量法依賴于絕對量的測量，即散射光光強(或光通量)的絕對量，因此對實驗環境要求高，其測量過程抗干擾能力相對較弱。

有鑒于此，提出本申請。

發明內容

本發明公開了一種基于散射光偏振檢測的粒徑測量方法、裝置及設備，至少部分解決現有技術的不足。

本發明第一實施例提供了一種基于散射光偏振檢測的粒徑測量方法,包括:

獲取由圖像采集器采集到光路系統的兩幅偏振圖像；

對兩幅所述偏振圖像進行運算,以生成所述偏振圖像中的粒子圖像；

根據所述粒子圖像,獲取所述光路系統在不同入射波長及不同觀測角度下的散射偏振比；

根據所述散射偏振比對粒子進行反演運算,以獲得粒子整體的最優解。

優選地，所述對兩幅所述偏振圖像進行運算,以生成所述偏振圖像中的粒子圖像，具體為：

將所述兩幅偏振圖像進行背景去噪和二進制處理以獲取粒子的準確位置；

對兩幅偏振圖像進行關聯運算，以確定每一個粒子在兩幅圖像中的對應像素坐標，進而生成粒子圖像。

優選地，所述根據所述粒子圖像,獲取所述光路系統在不同入射波長及不同觀測角度下的散射偏振比，具體為：

獲取每一所述粒子圖像的灰度值；

將所述灰度值進行線性疊加，以獲得所述兩幅偏振圖像的總灰度值；