光散射计数法颗粒群质量测量的数学模型

分析了计数法颗粒物质量测量的一般数学模型,结果表明颗粒群总质量能表示成各通道计数值的线性迭加.在此基础上以光散射球形颗粒群质量测量为例,以颗粒物的同质量子集Ni为出发点,依据统计理论推导出计数通道的散射光通量与颗粒群的平均体积之间存在分形关系φ=L(V)β,由此得出计数通道平均质量(m)j与计数通道特征参数φ的一般函数关系(m)(φj )≡ρ(V)j=ρL-ηφηj ,η为光散射等效截面分形维数,且0<η<3.并将其推广到非球形颗粒的测量之中,由此建立起光散射计数法颗粒群质量测量的完整的数学模型,为实现计数器在线测量颗粒群的质量浓度提供了一种可行途径.     

随机信号双参数脉冲模型的分形特征

为了研究随机信号的统计特性,以幅度、宽度两个相对独立的特征参数为基本概念,建立随机信号的双参数脉冲模型.采用PCI-9812高速数据采集卡,对空气中悬浮颗粒随机性光散射脉冲信号、光电传感器本底噪声随机信号进行计数分布的统计分析.实验结果表明,随机性脉冲信号幅度、宽度子集的计数分布以很高的精度与以自然数为自变量的对数正态分布符合;进一步的计算结果表明,在脉冲信号幅度、宽度定义域内,随机脉冲信号集合的两个特征参数之间存在非线性变换关系,即随机信号的双参数统计分布具有非整数维分形特征. 关键词： 分形 双参数 对数正态分布 随机脉冲信号     

颗粒群光散射脉冲信号统计参数分形特征

与不规则颗粒对应的随机脉冲信号计数分布是颗粒群粒度分布的完整反映。以幅度、宽度两个相对独立的特征参数为基础,研究了散射光脉冲信号计数分布的统计特性。利用激光尘埃粒子计数光电传感器对空气中尘埃粒子产生的散射光脉冲信号的幅度、宽度分布进行了统计测量,实验结果表明脉冲信号的统计分布不具有中心对称性,其幅度和宽度的计数分布都是满足对数正态分布规律。对数正态分布规律是测量过程中随机作用的具体表现。进一步的计算结果可证明,不规则颗粒群特征参数幅度和宽度之间存在分形结构关系,其分形维数为两者计数统计离散度的比值。     

悬浮颗粒散射脉冲信号群的统计分形特性

将PCI-9812高速数据采集卡与激光尘埃粒子计数光电传感器结合,对空气中悬浮颗粒群产生的散射脉冲信号数随幅度的统计分布p(l)进行高分辨率的测定.实验数据表明,在大样本条件下,脉冲信号集合整体及不同脉宽信号子集的p(l)函数在幅度定义域(V0,VM)内均以很高的精度满足对数正态分布形式,即该随机脉冲信号群具有统计分形(自相似)特征.进一步理论研究表明,p(l)函数具有非线性缩放不变性;且当统计参数满足(lnl-lnl)2lnl时,该函数与幂函数l-(1-ε)表现出几何相似性,其中ε1.     

典型随机信号特征参数统计分布的分形特性

建立了一种能够描述随机信号结构基本特征的双参数脉冲信号统计模型.基于此模型,脉冲信号群幅度计数分布q(l_V),宽度计数分布p(l_τ)及给定宽度信号子集的幅度计数分布ε_lτ(l_V),给定幅度信号子集的宽度计数分布δ_lV(l_τ)均能很稳定的服从以序列自然数为自变量的对数正态分布.且计数分布的统计特征量μ_lnV,μ_lnτ,σ_lnV,σ_lnτ与信号的特征参数l_V,l_τ之间存在内在联系,这种联系的形式即随机信号分形特性的表现,表明随机信号特征参数的统计分布之间具有非整数维分形特征. 关键词： 分形 随机信号 双参数 统计     

噪声信号特征量分布函数相似特性的研究

应用高速数据采集卡,记录悬浮颗粒计数光电传感器本底噪声信号序列值,研究噪声信号独立特征量, 如信号幅度极值、上升沿幅值、下降沿幅值、极值时序间隔,以及特征量乘积值等统计分布规律. 结果表明,上述独立特征量均能够与以自然数l为自变量的对数正态分布函数高度符合, 噪声信号特征量统计分布呈现出高度相似特征.基于这种统计相似性,还可推出噪声信号不同特征量对应的统计自变量之间的幂函数变换关系.噪声信号特征量统计分布函数相似性可理解为噪声信号集合统计分形特性的一种表现.     

基于平均质量的悬浮颗粒物的质量密度算法

基于米氏(Mie)散射理论得到了粒子计数器测量球形颗粒物质量密度的计算公式。考虑非球形颗粒,从颗粒群粒度分布概念出发,提出了统计意义上的平均质量概念,推导了非球形颗粒物质量密度的理论公式。运用理论公式证明了粒子计数器测量非球形颗粒物质量密度计算公式的合理性,进而给出了基于平均质量的悬浮颗粒物的质量密度算法,该算法只需对两个系数进行标定。实验表明,该算法的质量密度计算值与实际值十分吻合,两者拟合直线的斜率为0.9713,相关系数为0.9998。该算法为实现粒子计数器在线测量悬浮颗粒物的质量密度提供了一种可行途径。     

一种用声幅补偿来判断套管井的水泥胶结质量的方法

本文在声波水泥胶结质量测井中根据声等效衰减系数的概念和一种采用双发双收原理进行声幅补偿来判断套管井水泥胶结质量的方法。作者根据这种概念和方法建立了实验装置,进行了室内试验和声波幅度的数据测量。这种装置大大减小井下仪器在油井中的倾斜偏心,声波换能器的发射,接收灵敏度和井壁透射系数等因素对接收的声波幅度的影响,和目前国产的水泥胶结质量声波测井仪器相比较,提高了声波幅度的测量准确性,从而也就提高了水泥胶结质量声波测井的可靠性。     

基于多重分形谱的高光谱数据特征提取

针对单一分形维数在高光谱数据处理中的不足,提出了一种基于多重分形谱的光谱信号奇异性特征提取方法,引入多重分形谱表征光谱曲线的奇异性特征.该方法根据分形测度将光谱曲线进行划分,用光谱概率测度计算配分函数,通过尺度指数的Legendre变换实现光谱曲线多重分形谱的提取,根据各类地物间的类别可分性准则Bhattacharyya距离选择有效特征,最后利用地物分类实验来验证该方法的有效性.实验结果表明,多重分形谱用于分类时分类精度达95.2%,当其维数为原数据波段数的10%时,总体分类精度仍可达82.2 %.多重分形谱表征了具有相同奇异性的波段子集的分形维数,准确的描述了光谱曲线的奇异性和分布特点,该方法能够有效地实现高光谱数据的特征提取.     

基于光阻法的小光束截面粒径信息提取方法

为了实现同时兼顾大、小颗粒测量的液体颗粒计数,在分析细小光束照射下球形颗粒脉冲信号波形特征的基础上,提出了一种颗粒粒径信息提取方法,该方法通过对脉冲信号积分将颗粒脉冲信号的幅度与持续时间结合,可更加准确地提取颗粒的等效粒径信息.对理想脉冲信号进行数值模拟,并采用乳胶微粒标准物质进行实验测试,结果表明,该方法能够有效地提取大颗粒和小颗粒的粒径信息,从而拓宽了仪器检测范围.同时,分析了流速和噪声对该方法提取粒径准确性的影响,结果表明当流速波动小于10%时,测量误差小于5.41%;当噪声小于1%时,测量误差小于0.50%.     

气溶胶消光系数与质量浓度的相关性研究

为了利用激光雷达探测的消光系数垂直分布来反演气溶胶质量浓度的垂直分布,研究气溶胶消光系数与质量浓度之间的关系就显得十分重要.根据Mie散射理论,分析了气溶胶的质量消光系数、消光系数和质量浓度之间的关系,引进了等效参数,分析了Junge指数对等效参数的影响.用实际测量的粒子谱分布、能见度、相对湿度和气溶胶质量浓度验证了气溶胶消光系数和质晕浓度之间的关系.这对利用激光雷达测量的气溶胶消光系数垂直分布来反演气溶胶质量浓度的垂直分布是很有实用价值和指导意义的.     

引入源-样品距离影响的主动中子多重性质量反演公式北大核心CSCD

主动中子多重性计数测量方法是常用的核材料质量无损测量方法,已广泛应用于核材料衡算、核安保测量与军控核查等领域。我们通过对JMCT中子-光子输运程序的二次开发,实现了对经典点模型铀样品质量估算实验的数值模拟,并提出了改进的铀样品质量计算公式。该算法可以显著降低本实验中源-样品耦合与源中子反照等作用对铀样品质量估算精度的影响。建立了主动中子多重性计数测量探测系统模型和32个铀样品半球壳模型,模拟得到了与铀样品距离不同的DT源和AmLi源主动中子多重性计数,利用数值模拟手段检验了质量估算算法的有效性。数值模拟结果表明,改进的铀质量估算算法可以使质量估算的平均偏差率降低到10%以下。     

Analysis of saturation signal correction of the troposphere lidar

Usually, lidar detection systems are optimized for the measurement of the low intensity signal using the photon counting technique, but this approach results in the nonlinear signal response for the higher intensity signal. The problem is successfully solved by the combination of analog-to-digital （AD） and photon- counting （PC） detection. The optimized processing procedure of the signal combination of AD and PC is described, and the corrected result is analyzed and compared with the results by the dealt-time correction method. In this way, the accuracy of wind and aerosol measurement in the nonlinear range is improved. In addition, the signal-to-noise ratios （SNRs） of the two detection methods of AD and PC are compared in the overall dynamic range of signal for the performance analysis.     

Reduction to the Fock state via a degenerate four-wave mixing

A scheme to generate the Fock state via a degenerate four-wave mixing and partial measurement is proposed. A conditional state of the signal mode of a degenerate four-wave mixer will be shown to reduce to the Fock state when the outcome of the measurement on the reference mode satisfies a certain condition. The photon number of the Fock state is distributed when the measurement is repeated many times. Conditioning for the quantum state of the signal mode is carried out by the photon counting measurement on the reference mode whose input state is assumed to be the vacuum. The phase coherence of the conditional signal state is also considered. Furthermore conditioning for the signal mode by means of heterodyne and homodyne detections are briefly considered.     

基于模糊聚类算法的苯系物二次有机气溶胶质谱数据分析

OH自由基启动苯系物光氧化形成的二次有机气溶胶能够影响气候变化,降低大气能见度,危害人类健康。我们实验室自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪能够用于二次有机气溶胶的实时检测研究。该仪器在检测过程中产生大量的实验数据,对这些数据快速、自动处理并提取有价值的信息是整机系统的关键之一。本文介绍模糊聚类算法在苯系物二次有机气溶胶单粒子聚类分析中的成功运用。利用该算法对OH自由基启动1,3,5-三甲苯光氧化形成的二次有机气溶胶单粒子质谱数据进行了聚类分析,在得到的五个聚类中包含了芳香醛、酚类化合物、硝基酚和羧酸等重要的光氧化产物,为研究苯系物光氧化机理提供了新的信息。     

Schottky探针研制与测试研究

利用Schottky质谱仪进行远离β稳定线核质量测量研究是九五国家大科学工程兰州重离子加速器冷却储存环上的一个重要研究方向. 简要分析了Schottky探针的工作原理和利用 Schottky质谱仪进行质量测量， 给出了对用于HIRFL CSR束流诊断与测量的Schottky探针的研制与测试结果. he mass measurement of the nuclides far from the β stability by using Schottky mass spectrometry is an important aspect of the studies on HIRFL CSR. The principle of Schottky pick up and the method and prospect of Schottky mass spectrometry are also briefly analyzed. The Schottky pick up designed for the system of diagnostics and measurement of HIRFL CSR and also the test results are given.     

Signal processing method of phase correction for laser heterodyne interferometry

A novel signal processing method of movement direction identification and phase correction is presented for laser heterodyne interferometry. Based on the reference signal, four intervals with phase difference of 90° each other are set up. The real-time movement direction identification and the integer fringe counting are realized by detecting the times that the rising-edge of the measurement signal crosses the intervals. The phase correction approach is proposed in detail to solve the fraction phase compensation when the initial phase difference is not equal to the zero phase difference. Three experiments of the stability test, the nanometer and micrometer displacement tests on bi-directional movement were performed to demonstrate the usefulness and feasibility of the presented signal processing method.     

大气气溶胶单粒子粒径和化学成分的LDI测量

介绍了当前应用较为广泛的大气气溶胶单粒子粒径与化学成分实时在线测量技术－激光解吸附电离（LDI）飞行时间质谱技术的原理和在气溶胶单粒子化学成分测量领域的应用。此外，还对气溶胶单粒子进样系统和气溶胶单粒子粒径的测量方法作了详细阐述。     

激光尘埃粒子计数器微型光学传感器的研究

研制成功便携式激光尘埃粒子计数器的核心部件———微型光学传感器。该传感器采用直角散射光收集形式,以高功率半导体激光器作为光源,同时采用高性能的PIN型光电二极管作为光电探测器。散射光收集系统为单一大数值孔径的球面反射镜,其对粒子散射光的收集角范围从20°到160°。粒子散射光信号是脉冲信号,其频谱成份主要在高频段,所以在PIN型光电二极管后用一个带通式前置放大器来消除外界的低频噪声,根据米氏散射理论计算了该光学传感器的光散射响应特性,并用聚苯乙烯标准粒子实测了该光学传感器的性能。结果表明,该系统具有高的信噪比、计数效率和尺寸分辨本领。     

Measurement of Equivalent Dielectric Parameters of Sandstorms from the Microwave Attenuation

The theory is presented for one method of determining the equivalent dielectric parameters of sand storms from microwave propagation measurement over a line of sight link. The method required the transmission of linear polarized or circle-polarized signal and attenuation measurement. The equivalent dielectric parameters of sandstorms determined at frequencies of 33.5 GHz and 93 GHz over a terrestrial link.