一种基于消光法的粒径与浓度二维分布测量方法及装置

专利主权项内容

1.一种基于消光法的粒径与浓度二维分布测量方法，其特征在于，包括：步骤S1：产生波段包含多个波长的初始激光，将初始激光分成多路，一部分光路横向穿过探测二维场(4)，另一部分光路纵向穿过探测二维场(4)，在探测二维场(4)发生包含吸收和散射的消光后，得到每一条光路的光谱信号；步骤S2、设整个二维探测场划分为n″×n″个网格，每一行网格至少有一条横向光路穿过，每一列网格有一条纵向光路穿过；从第1行到第n″行光路上得到的波长为λ的吸光度可表示为：j其中，N表示在第1行第q列网格的颗粒介质数目浓度，L表示第1行第q列网格的光程，W表示第1行第q列网格的第i个粒径区间下的颗粒粒径概率频度分布，D表示第1行第q列网格的第i个粒径区间下的粒径，K(λ, D, m)表示在波长为λ，第1行第q列网格的第i个粒径区间及第i个颗粒折射率m下的消光系数；以此类推，N表示在第n″行第q列网格的颗粒介质数目浓度，L表示第n″行第q列网格的光程，W表示第n″行第q列网格的第i个粒径区间下的颗粒粒径概率频度分布，D表示第n″行第q列网格的第i个粒径区间下的粒径，K(λ, D, m)表示在波长为λ，第n″行第q列网格的第i个粒径区间及第i个颗粒折射率m下的消光系数；1q*1q1q, i1q, iextj1q, iijin”q*n”qn”q, in”q, iextjn”q, iiji按照公式(1)得到第1列到第n″列光路上得到波长为λ的吸光度的多个方程；j用Log-Normal分布表征概率密度函数W；式中，μ和σ为Log-Normal分布中的均值参数和标准差参数；则每个方程中的未知数为颗粒介质数目浓度N*、μ和σ；步骤S3、搭建人工神经网络模型，拟合吸光度到浓度N*、分布参数μ和σ的映射关系；训练数据集通过仿真生成模拟数据的方式来构建，首先划分n″×n″个网格，并给每个网格随机分配多组浓度N*、光程L、颗粒折射率及粒径分布参数μ和σ数据作为输出，最终模拟生成在各波长范围下对应的多组吸光度矩阵作为输入，对神经网络模型进行训练；步骤S4：将测量得到的输入数据吸光度矩阵输入到训练好的神经网络模型，得到每一网格内的浓度颗粒介质数目浓度N*、分布参数μ和σ，继而得到颗粒粒径概率频度分布。