混浊介质光学参数多光谱测量研究

发布时间：2021-05-16 04:08

　　吸收和散射是光与物质相互作用的主要形式。在细胞悬浮液、生物组织、血液、食品、农作物、土壤、环境污水等混浊材料中,材料对光具有较强的光散射特性;同时材料的分子结构差异表现出较大的吸收特性差异。通过对吸收和散射的分析,获取材料特性已在分析化学、材料研究、食品医药检验、环境监测与临床诊断等领域得到广泛应用。混浊介质光学参数可以准确描述光在介质中的传播、分布及光与介质的相互作用,是辐射传输模型的基本物理量。准确测量材料的光学参数具有重要意义。本文提出一种基于辐射传输理论的混浊介质光学参数多光谱测量方法,设计并搭建了实验测量系统,并对聚苯乙烯微球的光学参数进行了测量。主要研究内容包括以下方面:第一,基于辐射传输模型,设计并编写单光子追踪蒙特卡罗方法,建立三信号光散射正问题求解模型,在给定混浊介质的吸收系数μa、散射系数μs和各向异性参数g下,仿真得到三个探测信号的计算值;第二,搭建了多光谱散射光信号测量实验系统,系统由光谱光栅光源、微弱信号测量与样品测量三部分组成,对系统进行了校准,利用此系统获取了微球悬浮液的三探测器实验值;第三,利用测量的散射信号,通过仿真模型逆计算,获取了微球光学参数,并将... 

【文章来源】：湖南理工学院湖南省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 光散射与辐射传输理论
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 多光谱散射测量系统
    2.1 多光谱散射测量系统介绍
    2.2 多光谱光栅光源
    2.3 微弱信号探测与锁相测量
        2.3.1 微弱信号探测
        2.3.2 锁相测量
    2.4 误差分析和信号处理方法
    2.5 本章小结
第3章 混浊介质中光散射的Monte Carlo模拟
    3.1 Monte Carlo仿真模型建立
    3.2 探测器对散射光探测的影响
    3.3 样品对散射光探测的影响
    3.4 本章小结
第4章 多光谱光学参数反演
    4.1 光学参数反演的逆计算算法
    4.2 微球光学参数的反演计算
        4.2.1 样品制备与实验测量
        4.2.2 微球光学参数的反演参数
        4.2.3 结果与讨论
    4.3 本章小结
第5章 相函数对光学参数提取的影响研究
    5.1 单球Mie散射的光学参数提取
    5.2 多球Mie散射的光学参数提取
    5.3 HG与Mie散射的比较
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]用人工神经网络方法测量生物组织光学参数γ[J]. 朱秋生,刘迎.  光子学报. 2020(08)
[2]近红外光谱技术在液态食品掺假检测中的应用[J]. 王君,刘蓉.  食品工业科技. 2016(07)
[3]基于稳态空间分辨光谱的猪肉新鲜度检测方法[J]. 文星,梁志宏,张根伟,黄岚,王忠义.  农业工程学报. 2010(09)
[4]应用光谱技术快速测定发动机润滑油的粘度值[J]. 赵芸,蒋璐璐,张瑜,谈黎虹,何勇.  光谱学与光谱分析. 2010(09)
[5]基于近红外光谱技术的内燃机油鉴别研究[J]. 雷猛,冯新泸.  分析测试学报. 2009(05)
[6]农产品光学参数测量的双积分球系统及其应用[J]. 徐志龙,王忠义,黄岚,刘志存,侯瑞锋,王成.  农业工程学报. 2006(11)
[7]鲜肉深层水分的无损检测方法研究[J]. 姬瑞勤,王忠义,黄岚,侯瑞锋,徐志龙.  现代科学仪器. 2006(01)
[8]生物组织的可见光与近红外光散射模型[J]. 李晖,谢树森,陆祖康,林磊.  光学学报. 1999(12)
[9]用Monte Carlo方法模拟激光在肿瘤组织内的传播[J]. 周向阳,刘迎,马世宁.  光电子·激光. 1999(02)
[10]生物组织光学折射率[J]. 李晖,谢树森,陆祖康.  激光与红外. 1999(01)

博士论文
[1]牛奶成分近红外测量的光学基础理论与实验研究[D]. 韩永辉.天津大学 2005

硕士论文
[1]基于光学参数判别掺伪牛奶的可行性研究[D]. 王君.天津大学 2017
[2]用于水果组织光传输特性检测的单积分球系统研制及应用[D]. 方振欢.浙江大学 2015
[3]混浊介质多参数光谱测量方法的建立及其应用研究[D]. 丁珏.中国人民解放军军事医学科学院 2014



本文编号：3188942