纳米流体激光自混频功率谱及其计算

激光自混频技术可用于纳米颗粒和纳米流体的探测。在纳米流体自混频信号自相关函数的基础上,理论推导了功率谱函数的表达式。结果表明,纳米流体的激光自混频信号功率谱是洛伦兹线型和高斯线型的卷积,即佛赫特(Voigt)线型。通过数值计算研究了各种典型情况下激光自混频信号功率谱的频谱特征,颗粒定向运动速度决定了多普勒频移和高斯线宽,颗粒粒度决定了洛伦兹线型的宽度,颗粒粒度和速度与功率谱之间的对应关系为纳米流体的测量提供了理论基础。     

纳米流体的激光自混频功率谱密度研究

纳米流体运动特性和颗粒参数的测量对纳米流体换热效率的研究具有重要意义。本文将激光自混频技术应用于纳米流体测量中,给出了自混频信号功率谱密度函数的表达式并实验研究其变化规律。研究结果表明,功率谱密度展宽具有佛克脱函数的形式。激光垂直入射流动样品池时,功率谱密度得到展宽,展宽程度随着定向流速的增大或束腰半径的减小而增大。激光倾斜入射流动样品池时,功率谱密度在展宽的同时还伴随多普勒峰移,其位置随着定向流速的增大或散射矢量与定向流速之夹角的减小而迁移至高频。     

激光自混合干涉法亚微米及纳米颗粒测量中的反问题

基于Kaczmarz投影算法对反问题进行了详细的研究.选取颗粒线分布函数作为反演对象,改进了Kaczrnarz投影算法,使投影过程发生在较大夹角的超平面之间.数值模拟了含5%和10%的测量误差时宽单峰、窄单峰、双峰和三峰四种粒径分布的反演,结果显示改进投影算法得出的粒径分布与输入的粒径分布更好得吻合.实验测量了标称为60 mn和180 nm两种单分散颗粒,结果表明改进投影算法得出的粒径分别为54.95 nm和190.55 nm,而原先投影算法得出的粒径为83.18 nm和288.40nm,进一步显示改进投影算法提高了测量结果的准确性.     

Size measurement of nano-particles using self-mixing effect

In this letter, the technique of laser self-mixing effect is employed for nano-particle size analysis. In contrast to the photon correlation spectroscopy （PCS） and photon cross correlation spectroscopy （PCCS）, the main advantages of this technique are sensitive, compact, low-cost, and simple experimental setup etc. An improved Kaczmarz projection method is developed in the inversion problem to extract the particle size distribution. The experimental results prove that nano-particle size can be measured reasonably by using the self-mixing effect technique combined with the improved projection algorithm.