悬浮颗粒数的质量分布信息模型及其应用

论文摘要

悬浮颗粒光散射计数法因测量速度快、精度高、重复性好及适用于在线测量等优点而在洁净领域得到了广泛应用。但由于计数法颗粒质量测量的理论模型没有严格建立在测量统计学基础上,至今未能揭示不规则颗粒的分形基本特征,这也导致质量反演计算模型的不完善。针对这个问题,本文探索将信息概念和信息论方法引入悬浮颗粒计数法质量测量领域,研究颗粒不规则形貌特征决定的分形测度特性,建立用计数信号相对幅度计算同质量颗粒子集等效质量的理论模型。论文首先建立了颗粒质量子集概念,并且将其加以推广,应用“等效质量”代替现有测量模型中的“等效粒径”作为不规则颗粒基本参数。然后,根据测量的统计性,将信息概念和信息论方法应用于分析物理测量过程,探讨测量信息论中信息概念的内涵,提出信息是“测量统计的形式结构以及该结构精细程度的度量”的新观点。同时,应用信息概念和信息论方法研究悬浮颗粒数的质量分布结构特征、计数法测量颗粒过程中信号数的幅度分布结构特征,提出与计数信号幅度档对应信号数“等效质量”的概念,建立了计数法颗粒质量测量的基本原理。将新的测量原理与统计学理论再结合,建立了密度相同条件下不规则颗粒质量子集等效体积的分形测度模型,从理论上给出了颗粒测量领域中表现出来的颗粒群分形特征成因。论文以光散射计数法悬浮颗粒质量传感器为应用实例,结合传感器光敏区光强不均匀性,研究颗粒散射光信号幅度档等效颗粒质量一般计算公式（?）,发现颗粒光散射等效截面分形维数α不仅包含颗粒群质量分布信息,还包含了光敏区中颗粒数空间分布信息。理论上证明了,该模型能够适用于0-5mg浓度条件下的信号计数法颗粒测量领域中。从而解决了多通道计数法颗粒质量测量的基本理论问题,指导着粒子计数器向着高性能、高水平的方向发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 注释表——符号定义
• 1 绪论
• 1.1 悬浮颗粒基本概念
• 1.2 悬浮颗粒质量测量的基本方法和特点
• 1.2.1 直接测量法
• 1.2.2 间接测量法
• 1.3 光散射计数法反演颗粒质量的研究现状
• 1.3.1 光散射计数法反演颗粒质量浓度的发展状况
• 1.3.2 光散射计数法反演颗粒质量分布的理论研究状况
• 1.3.3 光散射计数法反演颗粒质量的理论缺陷
• 1.4 本文工作
• 2 物理测量过程中的信息空间变换
• 2.1 信息论基础简介
• 2.2 一般测量过程的信息特性
• 2.3 测量过程的信息论形式
• 2.4 物理测量过程与信息空间变换
• 2.4.1 测量信息空间
• 2.4.2 测量结果信息熵的线性迭加
• 2.5 本章小结
• 3 悬浮颗粒数的质量分布信息模型
• 3.1 悬浮颗粒数的质量分布特征及测量理论
• 3.1.1 颗粒形貌物理特征及描述形式
• 3.1.2 颗粒样品集合概念
• 3.1.3 颗粒群特征参数计数分布函数
• 3.1.4 悬浮颗粒计数信号等效体积的分形测度
• 3.1.5 悬浮颗粒计数信号等效体积分形测度的测量意义
• 3.2 光散射法悬浮颗粒数的质量分布信息模型
• 3.2.1 悬浮颗粒数的质量分布信息及度量
• 3.2.2 颗粒数质量分布特征量与信息空间基矢量
• 3.3 本章小结
• 4 悬浮颗粒数的散射光强分布信息模型
• 4.1 悬浮颗粒数散射光幅度分布测量系统
• 4.1.1 悬浮颗粒数散射光幅度分布测量系统的光学原理
• 4.1.2 悬浮颗粒数散射光幅度分布测量系统的基本结构
• 4.1.3 悬浮颗粒数散射光幅度分布特征
• 4.2 悬浮颗粒数的散射光强分布信息模型
• 4.2.1 悬浮颗粒数散射光幅度分布的信息及度量
• 4.2.2 粒子计数器悬浮颗粒质量测量系统的信息传递
• 4.3 颗粒散射光幅度分布特征参数"光散射等效截面维数"
• 4.3.1 光散射计数法颗粒群质量测量的数学模型
• 4.3.2 光散射等效截面分形维数的信息分解
• 4.4 本章小结
• 5 悬浮颗粒数质量分布信息模型的应用
• 5.1 颗粒数散射光幅度分布信息反演颗粒质量浓度
• 5.2 颗粒数散射光幅度分布信息反演颗粒质量分布
• 5.2.1 散射光幅度分布信息反演颗粒质量分布的计算模型
• 5.2.2 二元概率分布与颗粒散射光测量过程信息熵
• 5.3 颗粒数散射光幅度分布信息熵与颗粒测量系统参数优化设计
• 5.3.1 颗粒数散射光幅度分布信息熵与通道划分
• 5.3.2 颗粒数散射光幅度分布信息熵与颗粒质量浓度反演精度
• 5.3.3 颗粒数散射光幅度分布信息熵与测量系统标定特征参数
• 5.3.4 颗粒数散射光幅度分布信息熵与颗粒质量分布反演精度
• 5.4 颗粒数散射光幅度分布信息熵的应用意义
• 5.4.1 采样浓度的信息熵确定法
• 5.4.2 信息熵评价法
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 创新点总结
• 6.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录