激光衍射法测量粒子群窄分布反演优化算法-南京信息工程大学学报.PDF

文章编号：１６７４７０７０（２０１２）０４０３４５０６ 激光衍射法测量粒子群窄分布反演优化算法 １ ２ ２ ２ 顾芳 　张加宏 　刘清 　李敏 摘要 ０　引言 针对激光衍射法中粒子群窄分布反 演普遍存在峰位粒径定位不准及峰值偏 　　在医药、电子、建筑、化工及气象环保等领域，存在诸多与颗粒粒 差较大的问题，提出了一种适合粒子群 度相关的技术问题，尤其是在医药和化工行业，大约有６０％的产品呈 窄分布的二次分环反演遗传优化算法． 大量数值模拟计算结果表明：应用优化 颗粒状，而这些产品性能与颗粒的尺寸密切相关，因而关于颗粒粒度 算法反演的粒度分布曲线与实际粒度分 ［１３］ 及其空间分布的测试研究一直受到人们的普遍重视 ．目前，粒度 布曲线的一致性得到显著提高，在 １～ 分布测量的方法很多，按其工作原理可分为筛分法、显微镜法、沉降 １４０ ｍ量程内，粒子群窄分布的峰值粒 μ 径定位准确，与实际值相比差值小于 １ 法、电感应法、激光衍射法和光子相关光谱法等，其中，激光衍射法因 μｍ，且峰值的精度得到大幅提高，相对 具有测量速度快、精度高、重复性好、测粒范围宽（０１～３０００ ｍ）及 μ 误差减小到１０％左右． 适于在线测量等优点而得到了广泛应用． 关键词 激光衍射；粒子群窄分布；遗传算 在激光衍射法中，用来表征衍射光强分布与颗粒粒度分布之间 法；二次分环 关系的是一线性方程组，由于其病态严重，条件数大，很难用常规的 算法进行求解．因此，如何选用适当的反演算法对粒度分布进行求 中图分类号 Ｏ４３９ 文献标志码 Ａ 解，是激光衍射粒度仪能否准确测量颗粒群粒度分布的关键技术．常 用的反演算法分为２大类：第 １类是有模式算法，该方法需要知道粒 ［４５］ 子群的分布形式（如ＲＲ分布、正态分布等）而后反演计算 ，但实 际很多情况下，预先并不知道被测颗粒群的分布规律，因此这种求解 方法受到了很大的限制；第２类是无模式反演算法，其无需对粒子群 的分布做任何假定，直接根据颗粒群的衍射光强分布反演粒度分布， ［６］ ［７］ ［８］ 主要有积分变换法 、迭代法 和正则法 等，这些方法各有优缺 点．最近，文献［９］提出了一种无需任何先验信息，基于颗粒粒度极值 分布函数的无模式遗传反演算法．该方法具有较好的稳定性、收敛性 及抗噪能力，然而，当粒子群是窄分布时，反演的粒度分布普遍存在 收稿日期 ２０１１０９２１ 峰位定位不准、峰值偏差较大的问题（峰位偏差可达十几微米、峰值 资助项目 国家自然科学基金；东 南大学ＭＥＭＳ教育部重点实验室开放研究基 偏差可达６０％以上）．针对这一问题，本文通过详细分析光电探测器 金（２００９０３；２