CN113447407B - 一种粒子尺寸的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于风洞试验技术领域，提供了一种粒子尺寸的测量方法，包括步骤S10：打开全部光敏环进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；否则，继续步骤S30；步骤S30：进行第i次降噪处理，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；否则，令i=i+1，重复步骤S30。通过本发明可对粒子尺寸分布曲线进行有效降噪处理，避免误差。

Description

一种粒子尺寸的测量方法
技术领域
本发明属于风洞试验技术领域，尤其是涉及一种粒子尺寸的测量方法。
背景技术
在众多的粒子尺寸测量方法中，应用最为广泛的是马尔文法。马尔文粒子分析系统测量操作便捷，测试可靠、精度高、重复性好，是粒子尺寸分布和平均直径测量的首选测试仪器。
目前使用最为广泛的马尔文粒度仪由英国的马尔文仪器有限公司（MalvernInstrument Ltd）开发制造，其主要包括发射器、接收器、光具座和Spraytec系统软件平台。该设备基于大量运动粒子对单色平行光的多源弗琅荷费（Fraunhofer）衍射，能够实时、准确、可重复地测量喷雾粒子尺寸分布。测量过程中，当发射器发出的平行单色激光垂直照向喷雾场时，由于粒子对光的折射、吸收和衍射，使得光线向其它方向偏转。其中光折射部分由于粒子粒子直径（以下简称：粒径）小，折射角大，而衍射部分的光器散射角小。因此，在平行光束附近的散射光主要由衍射产生，通过分析光照射方向上散射信号所产生的衍射效应沿径向的分布，即可得到粒子尺寸的统计分布。由于实际喷雾场中的粒子尺寸是不均匀的，通过Fraunhofer衍射效应就会形成众多的同心干涉条纹光环，每个光环的条纹间距对应某一直径下的一组粒子。马尔文粒度仪的接收器内通常含有31个同心的半圆光敏环，这些半圆光敏环由内向外分层布置，通过它对迭加在一起的同心干涉条纹光环进行分检和光电转换，每个光敏环对某一特定粒子直径的干涉条纹光环能量最敏感，这些光敏环组合在一起就可以测量不同粒子尺寸下干涉条纹的能量谱分布，继而通过计算机计算获得粒子的尺寸分布。
目前，我国大型结冰风洞使用马尔文粒度仪开展风洞喷嘴的地面测试工作，然而在测试中发现，在粒子尺寸分布结果图中往往会出现噪音信号。噪音信号的存在，使得马尔文粒度仪测出的粒子尺寸分布严重偏离实际分布，并导致喷雾粒径特征参数（例如Dv10、Dv50、Dv90）偏大。
综上所述，本发明所要解决的技术问题如下：
1.现有技术中均以马尔文粒度仪测量得到的粒子尺寸分布作为实际的粒子尺寸分布，还没有研究者发现马尔文粒度仪测试得到的粒子尺寸分布结果中存在噪音信号，也无法辨别粒子尺寸分布结果中是否存在噪音信号，更不会发现该噪音信号对测量结果影响较大；
2.现有技术中，马尔文粒度仪测试得到的粒子尺寸分布结果中经常出现噪音信号，这些噪音信号的存在使得马尔文粒度仪测试得到的粒子尺寸分布结果严重偏离实际分布，同时粒径特征参数偏大，从而影响后续试验结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种粒子尺寸的测量方法，通过该方法，可对粒子尺寸分布结果图中的噪音信号进行降噪处理，从而有效避免由噪音信号对粒子尺寸测量结果引起的误差。
本发明提供了一种粒子尺寸的测量方法，包括以下步骤：
步骤S10：打开马尔文粒度仪上的全部光敏环，进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；
步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若初始粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若初始粒子尺寸分布曲线不连续，进行第1次降噪处理，继续步骤S30；
步骤S30：进行第i次降噪处理，其中，i为整数且i≧1，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若第i次粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若第i次粒子尺寸分布曲线不连续，则令i=i+1，重复步骤S30。
进一步的，步骤S30中，在得到第i次粒子尺寸分布曲线后，继续步骤S31：根据第i次粒子尺寸分布曲线计算得到第i次罗辛-拉姆勒分布曲线，根据第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线计算得到第i次平均相对误差MAD i ；判断第i次平均相对误差MAD i 是否小于预设阈值；若第i次平均相对误差MAD i 小于预设阈值，则第i次粒子尺寸分布曲线为实际粒子尺寸分布曲线；若第i次平均相对误差MAD i 大于等于预设阈值，则令i=i+1，重复步骤S31。
进一步的，步骤S31中，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线的计算公式为
Figure 870129DEST_PATH_IMAGE001
，其中，D i 为第i次粒子尺寸分布的粒子直径，V ic ′ 为第i次罗辛-拉姆勒分布中直径小于粒子直径D i 时粒子的累计体积百分率，D i0 为第i次粒子尺寸分布中累计体积百分率为63.21%时的粒子直径，k i 为第i次粒子尺寸分布的分布参数。
进一步的，所述第i次粒子尺寸分布的分布参数
Figure 256111DEST_PATH_IMAGE002
，其中，V ic 为第i次粒子尺寸分布中直径小于粒子直径D i 时粒子的累计体积百分率。
进一步的，第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线位于同一坐标系。
进一步的，步骤S31中，所述第i次平均相对误差
Figure 35848DEST_PATH_IMAGE003
，其中，RD in 为第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差，n为整数且n≧3。
进一步的，所述特征粒径包括基础特征粒径Dv in 和拟合特征粒径Dv in ′ ，所述第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差
Figure 883587DEST_PATH_IMAGE004
。
进一步的，第i次粒子尺寸分布曲线上的基础特征粒径和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上的拟合特征粒径在第n个特征粒径上的累计体积百分率相同，第i次粒子尺寸分布曲线上相邻基础特征粒径之间或第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上相邻拟合特征粒径之间的累计体积百分率的差值相同。
进一步的，第i次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最大的光敏环直径为R i ，第i+1次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最小的光敏环直径为r i+1 ，R i <r i+1 。
进一步的，当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上存在至少两个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线不连续，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线不连续；当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上仅存在一个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线连续，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线连续。
综上所述，本发明至少能够实现如下技术效果：
1.本发明通过观察初始粒子尺寸分布曲线的连续性，判断初始粒子尺寸分布曲线中是否存在噪音信号，进而判断是否需要对原始粒子尺寸分布曲线进行降噪处理；
2.本发明通过对第i次粒子尺寸分布曲线是否连续的判断，或通过计算并判断MAD i 的值是否满足预设阈值，均能够实现去除粒子尺寸分布曲线中噪音信号的目的，并且通过对MAD i 的值是否满足预设阈值的判断能够进一步满足降噪的高要求，并实现对降噪结果的量化判定；
3.本发明通过判断第i次平均相对误差MAD i 是否小于预设阈值，从而量化评价第i次粒子尺寸分布与第i次罗辛-拉姆勒分布的吻合度，进而在第i次平均相对误差MAD i 是否大于等于预设阈值时关闭部分光敏环，实现了对初始粒子尺寸分布曲线或第i次粒子尺寸分布曲线中噪音信号的处理，从而有效避免了噪音信号对粒子尺寸测量结果带来的误差；
4.本发明通过关闭一定数量的光敏环达到降低噪音信号强度的目的，同时获得新的粒子分布尺寸，新的粒子尺寸分布由处于打开状态的所有光敏环组合产生，进而获得接近于实际粒子尺寸分布的曲线；
5.本发明采用马尔文粒度仪内部预设的罗辛-拉姆勒分布进行拟合，便于研究人员操作和对比，从而根据对比误差快速准确地确定是否需要进一步降噪，是否需要继续关闭光敏环，从而实现噪音信号的快速剔除或削弱，提高了降噪速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中粒子尺寸测量方法的流程示意图；
图2是本发明中粒子尺寸测量方法的另一流程示意图；
图3是本发明中的初始粒子尺寸分布曲线不连续时的示意图；
图4是本发明中的初始粒子尺寸分布曲线不连续时的另一示意图；
图5是本发明实施例1中的第1次粒子尺寸分布曲线；
图6是本发明实施例1中第2次粒子尺寸分布曲线；
图7是本发明实施例2中第1次降噪处理后的累计粒度分布图；
图8是本发明实施例2中第2次降噪处理后的累计粒度分布图。
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"垂直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接：可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种粒子尺寸的测量方法，包括以下步骤：
步骤S10：打开马尔文粒度仪上的全部光敏环，进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；
步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若初始粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若初始粒子尺寸分布曲线不连续，进行第1次降噪处理，继续步骤S30；
步骤S30：进行第i次降噪处理，其中，i为整数且i≧1，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若第i次粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若第i次粒子尺寸分布曲线不连续，则令i=i+1，重复步骤S30。
通过观察初始粒子尺寸分布曲线或第i次粒子尺寸分布曲线的连续性，判断初始粒子尺寸分布曲线或第i次粒子尺寸分布曲线中是否存在噪音信号，进而判断是否需要对原始粒子尺寸分布曲线或第i次粒子尺寸分布曲线进行降噪处理。这些噪音信号的特征表现在：其数据点的连接曲线与小粒子一侧光滑曲线是断开的，主要分布在粒径为1000μm~2500μm的范围内。
在每次的降噪处理过程中，仅需要关闭一定数量的光敏环达到降低噪音信号强度的目的，同时获得新的粒子分布尺寸，新的粒子尺寸分布由处于打开状态的所有光敏环组合产生，进而获得接近于实际粒子尺寸分布的曲线，降噪方式简单易行。
进一步的，步骤S30中，在得到第i次粒子尺寸分布曲线后，继续步骤S31：根据第i次粒子尺寸分布曲线计算得到第i次罗辛-拉姆勒分布曲线，根据第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线计算得到第i次平均相对误差MAD i ；判断第i次平均相对误差MAD i 是否小于预设阈值；若第i次平均相对误差MAD i 小于预设阈值，则第i次粒子尺寸分布曲线为实际粒子尺寸分布曲线；若第i次平均相对误差MAD i 大于等于预设阈值，则令i=i+1，重复步骤S31。
如图1所示，当试验人员对测量结果真实性要求较低或无需对降噪结果进行量化判定时，试验人员仅需要判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续，即可得知是否需要继续进行降噪处理，直至获得实际粒子尺寸分布曲线。
如图2所示，当试验人员对测量结果真实性要求较高或需要对降噪结果进行量化判定时，可进一步计算第i次罗辛-拉姆勒分布曲线、绘制第i次降噪处理后的累计粒度分布图、计算MAD i 的值，通过判断MAD i 的值是否满足预设阈值从而确定是否需要进行第i+1次降噪处理。
通过对第i次粒子尺寸分布曲线是否连续的判断，或通过计算并判断MAD i 的值是否满足预设阈值，均能够实现去除粒子尺寸分布曲线中噪音信号的目的，并且通过对MAD i 的值是否满足预设阈值的判断能够进一步满足降噪的高要求，并实现对降噪结果的量化判定。
通过判断第i次平均相对误差MAD i 是否小于预设阈值，从而量化评价第i次粒子尺寸分布与第i次罗辛-拉姆勒分布的吻合度，进而在第i次平均相对误差MAD i 是否大于等于预设阈值时关闭部分光敏环，实现了对初始粒子尺寸分布曲线或第i次粒子尺寸分布曲线中噪音信号的处理，从而有效避免了噪音信号对粒子尺寸测量结果带来的误差。
采用马尔文粒度仪内部预设的罗辛-拉姆勒分布进行拟合，便于研究人员操作和对比，从而根据对比误差快速准确地确定是否需要进一步降噪，是否需要继续关闭光敏环，从而实现噪音信号的快速剔除或削弱，提高了降噪速度。
进一步的，步骤S31中，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线的计算公式为
Figure 697959DEST_PATH_IMAGE001
，其中，D i 为第i次粒子尺寸分布的粒子直径，V ic ′ 为第i次罗辛-拉姆勒分布中直径小于粒子直径D i 时粒子的累计体积百分率，D i0 为第i次粒子尺寸分布中累计体积百分率为63.21%时的粒子直径，k i 为第i次粒子尺寸分布的分布参数。
累计体积百分率即小于一定粒径下所有粒径所对应的体积百分率的和，例如：当粒子分布尺寸曲线中有10μm、20μm、30μm的粒子，其中，10μm粒子的体积百分率为2.5%，20μm粒子的体积百分率为3.5%，30μm粒子的体积百分率为3%时，该粒子分布尺寸曲线中20μm粒子处的累计体积百分率6%，30μm粒子处的累计体积百分率9%。
进一步的，所述第i次粒子尺寸分布的分布参数
Figure 989263DEST_PATH_IMAGE005
，其中，V ic 为第i次粒子尺寸分布中直径小于粒子直径D i 时粒子的累计体积百分率。
进一步的，第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线位于同一坐标系。
进一步的，步骤S31中，所述第i次平均相对误差
Figure 256297DEST_PATH_IMAGE006
，其中，RD in 为第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差，n为整数且n≧3。
进一步的，所述特征粒径包括基础特征粒径Dv in 和拟合特征粒径Dv in ′ ，所述第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差
Figure 658459DEST_PATH_IMAGE004
。
所述基础特征粒径Dv in 位于第i次粒子尺寸分布曲线上，所述拟合特征粒径Dv in ′ 位于第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上。
进一步的，第i次粒子尺寸分布曲线上的基础特征粒径和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上的拟合特征粒径在第n个特征粒径上的累计体积百分率相同，第i次粒子尺寸分布曲线上相邻基础特征粒径之间或第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上相邻拟合特征粒径之间的累计体积百分率的差值相同。
当进行第i次降噪处理，特征粒径个数n=4时，第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上所述第1个拟合特征粒径Dv i1 ′ 的累计体积百分率与第i次粒子尺寸分布曲线上所述所述第1个基础特征粒径Dv i1 的累计体积百分率相同，均为10％；第i次粒子尺寸分布曲线上相邻基础特征粒径之间或第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上相邻拟合特征粒径之间的累计体积百分率的差值均为40%，因此，第i次粒子尺寸分布曲线上所述第2个基础特征粒径Dv i2 的累计体积百分率和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上所述第2个拟合特征粒径Dv i2 ′ 的累计体积百分率均为50％，第i次粒子尺寸分布曲线上所述第3个基础特征粒径Dv i3 的累计体积百分率和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上所述第3个拟合特征粒径Dv i3 ′ 的累计体积百分率均为90％。如图7、图8所示，第1次罗辛-拉姆勒分布曲线上第1个拟合特征粒径Dv 11 ′ 、第2个拟合特征粒径Dv 12 ′ 和第3个拟合特征粒径Dv 13 ′ 的累计体积百分率分别为10%、50%和90%，相应的第i次粒子尺寸分布曲线上第1个基础特征粒径Dv 11 、第2个基础特征粒径Dv 21 和第3个基础特征粒径Dv 31 的累计体积百分率分别为10%、50%和90%。
同理，当特征粒径个数n=4时，第1个拟合特征粒径Dv i1 ′ 的累计体积百分率与所述所述第1个基础特征粒径Dv i1 的累计体积百分率相同，均为20%；相邻基础特征粒径之间或相邻拟合特征粒径之间的累计体积百分率的差值均为20%，因此，所述第2个基础特征粒径Dv i2 的累计体积百分率和所述第2个拟合特征粒径Dv i2 ′ 的累计体积百分率均为40％，所述第3个基础特征粒径Dv i3 的累计体积百分率和所述第3个拟合特征粒径Dv i3 ′ 的累计体积百分率均为60％，所述第4个基础特征粒径Dv i4 的累计体积百分率和所述第4个拟合特征粒径Dv i4 ′ 的累计体积百分率均为80％。
进一步的，第i次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最大的光敏环直径为R i ，第i+1次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最小的光敏环直径为r i+1 ，R i <r i+1 。
现有马尔文粒度仪内的光敏环同轴设置，且由内向外分层布置，即不同光敏环的直径大小不同，而通常情况下光敏环以直径大小从小到大依次由内向外布置，且通常光敏环的序号从小到大依次直径大小从小到大进行编号。因此，当第1次降噪处理中关闭1号和2号光敏环，第1次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最大的光敏环为2号光敏环，R 1 为2号光敏环的直径；第2次降噪处理中关闭3号和4号光敏环，第2次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最小的光敏环为3号光敏环，此时r 2为3号光敏环的直径，R 1 <r 2 ，即2号光敏环的直径小于3号光敏环的直径。
降噪处理过程中，累计关闭的光敏环个数小于等于马尔文粒度仪上总光敏环个数的一半。在第i+1次降噪处理中不再开启第i次降噪处理中关闭的光敏环，例如：当第1次降噪处理中关闭1个光敏环，第2次降噪处理中关闭1个光敏环，则累计关闭2个光敏环。
经本申请人多次试验研究发现：累计关闭的光敏环个数大于马尔文粒度仪上总光敏环个数的一半时，降噪处理后的粒子尺寸分布曲线和罗辛-拉姆勒分布曲线仍然差距较大，则说明无法通过关闭光敏环的方式进行降噪处理，需要更换较好的测试环境后，重新进行粒子尺寸测量。
进一步的，当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上存在至少两个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线不连续，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线不连续；当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上仅存在一个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线连续，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线连续。
如图3和图4所示，图3中的初始粒子尺寸分布曲线上有两个峰值，图4中的初始粒子尺寸分布曲线上有三个峰值，因此，图3和图4中的初始粒子尺寸分布曲线不连续。如图8所示，图8中的初始粒子尺寸分布曲线上仅存在一个峰值，即图8中的初始粒子尺寸分布曲线连续。
从图3和图4中的粒子分布图上来看，噪音信号主要出现在较大粒径范围，而通常待测粒子的粒径相对较小，即此时噪音信号由较大粒径的粒子引入，由于较大粒径粒子对光线的散射角度小，而通常情况下，马尔文粒度仪光敏环由内至外对粒子直径由大至小的干涉条纹光环能量最敏感，即内部光敏环对较大粒径的粒子最为敏感，而粒径较小的待测粒子产生的干涉条纹光环能量主要被外部光环吸收，因此，此时通过由内向外关闭侧光敏环的方式进行降噪处理；同理，如果噪音信号主要分布在较小粒径粒子范围，则可通过由外向内关闭光敏环的方式进行降噪处理。同时，若将马尔文粒度仪光敏环由内至外设置为对粒子直径由小至大的干涉条纹光环能量最敏感，则关闭光敏环的方式与上述方式相反，即：通过由内向外关闭侧光敏环的方式对较小粒径粒子带来的噪音信号进行降噪处理，通过由外向内关闭侧光敏环的方式对较大粒径粒子带来的噪音信号进行降噪处理。
实施例1：
本发明实施例1提供了一种粒子尺寸的测量方法，包括以下步骤：
步骤S10：打开马尔文粒度仪上的全部光敏环，进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；
步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若初始粒粒子尺寸分布曲线连续，如图8所示，则判断噪音信号不存在，或可以忽略噪音信号对测量结果的影响，即得到实际粒子尺寸分布曲线；若初始粒子尺寸分布曲线不连续，如图4所示，则判断存在噪音信号，或噪音信号对测量结果的影响较大，需要进行降噪处理，即进行第1次降噪处理，继续步骤S30；
当试验人员对测量结果真实性要求较低或无需对降噪结果进行量化判定时，采用步骤S30进行降噪处理：进行第1次降噪处理，即i=1，关闭1号至5号光敏环，得到如图5所示的第1次粒子尺寸分布曲线，第1次粒子尺寸分布曲线依然具有3个峰值，因此需要进行第2次降噪处理，继续关闭6号至10号光敏环，得到如图6所示的第2次粒子尺寸分布曲线，可以看出第2次粒子尺寸分布曲线仅有一个峰值，即第2次粒子尺寸分布曲线连续，从而判断第2次粒子尺寸分布中无噪音信号或存在低噪音信号，以第2次粒子尺寸分布曲线为实际粒子尺寸分布曲线进行应用。
实施例2：
本发明实施例2提供了一种粒子尺寸的测量方法，当试验人员对测量结果真实性要求较高或需要对降噪结果进行量化判定时，在实施例1的基础上采用步骤S31进行降噪处理：需要计算第2次罗辛-拉姆勒分布曲线、绘制第2次降噪处理后的累计粒度分布图、计算MAD 2 的值，并对MAD 2 的值与预设阈值进行比较，具体步骤如下：
步骤S311：根据第1次粒子尺寸分布计算得到第1次罗辛-拉姆勒分布：从马尔文粒度仪的采集系统中导出第1次粒子尺寸分布中的参数值，具体包括第1次粒子尺寸分布的粒子直径D 1 ，第1次粒子尺寸分布中直径小于粒子直径D 1 时粒子的累计体积百分率V 1c ，第1次粒子尺寸分布中累计体积百分率为63.21%时的粒子直径D 1a ；将D 1 、V 1c 、D 1a 带入
Figure 327338DEST_PATH_IMAGE007
，得到第1次粒子尺寸分布的分布参数k 1 ，再将D 1 、D 1a 、k 1 带入
Figure 773232DEST_PATH_IMAGE009
，得到第1次罗辛-拉姆勒分布。
步骤S321：将第1次粒子尺寸分布曲线和第1次罗辛-拉姆勒分布曲线绘制于同一坐标系，得到如图7所示的第1次降噪处理后的累计粒度分布图。
步骤S331：根据第1次粒子尺寸分布曲线和第1次罗辛-拉姆勒分布曲线计算得到第1次平均相对误差MAD 1 ：从第1次粒子尺寸分布曲线上得到Dv 11 =6.71μm、Dv 12 =14.28μm、Dv 13 =141.91μm；从第1次罗辛-拉姆勒分布曲线上得到Dv 11 ′ =1.84μm、Dv 12 ′ =12.08μm、Dv 13 ′ =42.95μm。带入
Figure 996403DEST_PATH_IMAGE004
，令i=1，n=1、2、3，计算得到第1次降噪处理时，第1个特征粒径的相对误差RD 11 =72.58%、第2个特征粒径的相对误差RD 12 =15.41%、第3个特征粒径的相对误差RD 13 =69.73%；再将RD 11 、RD 12 、RD 13 带入
Figure 936677DEST_PATH_IMAGE010
，计算得到第1次平均相对误差MAD i =52.57%；
步骤S341：判断MAD 2 是否满足预设阈值：当MAD 1 =52.57%大于预设阈值10%，则令i=i+1=2，进行第2次降噪处理，在第1次降噪处理的基础上继续关闭6号至10号光敏环，得到如图6所示的第2次粒子尺寸分布曲线。然后，计算第2次罗辛-拉姆勒分布曲线、绘制第2次降噪处理后的累计粒度分布图、计算MAD 2 的值，通过判断MAD 2 的值是否满足预设阈值从而确定是否需要进行第3次降噪处理。在本实施例中绘制得到的第2次降噪处理后的累计粒度分布图如图8所示，计算得到的MAD 2 =5.69%满足了预设阈值10%，进而说明噪音信号处理结果满足要求，第2次粒子尺寸分布曲线即为实际粒子尺寸分布曲线。
通常马尔文粒度仪上设置有31个光敏环，当在降噪处理中累计关闭光敏环个数达到15个以上时，降噪处理后的粒子尺寸分布曲线和罗辛-拉姆勒分布曲线仍然差距较大，则说明无法通过关闭光敏环的方式进行降噪处理，需要更换较好的测试环境后，重新进行粒子尺寸测量。
本发明提供的一种粒子尺寸的测量方法适用于微米级颗粒，如液滴、固体微粒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：打开马尔文粒度仪上的全部光敏环，进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；
步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若初始粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若初始粒子尺寸分布曲线不连续，进行第1次降噪处理，继续步骤S30；
步骤S30：进行第i次降噪处理，其中，i为整数且i≧1，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若第i次粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若第i次粒子尺寸分布曲线不连续，则令i=i+1，重复步骤S30；
其中，步骤S30中，在得到第i次粒子尺寸分布曲线后，继续步骤S31：根据第i次粒子尺寸分布曲线计算得到第i次罗辛-拉姆勒分布曲线，根据第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线计算得到第i次平均相对误差MAD i ；判断第i次平均相对误差MAD i 是否小于预设阈值；若第i次平均相对误差MAD i 小于预设阈值，则第i次粒子尺寸分布曲线为实际粒子尺寸分布曲线；若第i次平均相对误差MAD i 大于等于预设阈值，则令i=i+1，重复步骤S31。
2.如权利要求1所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，步骤S31中，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线的计算公式为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，D i 为第i次粒子尺寸分布的粒子直径，V ic ′ 为第i次罗辛-拉姆勒分布中直径小于粒子直径D i 时粒子的累计体积百分率，D i0 为第i次粒子尺寸分布中累计体积百分率为63.21%时的粒子直径，k i 为第i次粒子尺寸分布的分布参数。
3.如权利要求2所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，所述第i次粒子尺寸分布的分布参数
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中，V ic 为第i次粒子尺寸分布中直径小于粒子直径D i 时粒子的累计体积百分率。
4.如权利要求1所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线位于同一坐标系。
5.如权利要求4所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，步骤S31中，所述第i次平均相对误差
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，其中，RD in 为第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差，n为整数且n≧3。
6.如权利要求5所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，所述特征粒径包括基础特征粒径Dv in 和拟合特征粒径Dv in ′ ，所述第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
7.如权利要求5-6任一项所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，第i次粒子尺寸分布曲线上的基础特征粒径和第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上的拟合特征粒径在第n个特征粒径上的累计体积百分率相同，第i次粒子尺寸分布曲线上相邻基础特征粒径之间或第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上相邻拟合特征粒径之间的累计体积百分率的差值相同。
8.如权利要求1-6任一项所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，第i次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最大的光敏环直径为R i ，第i+1次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最小的光敏环直径为r i+1 ，R i <r i+1 。
9.如权利要求1-6任一项所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上存在至少两个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线不连续，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线不连续；当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线上仅存在一个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线连续，所述第i次罗辛-拉姆勒分布曲线连续。
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