角度加权对动态光散射信号噪声影响的抑制作用

发布时间：2021-12-23 02:53

　　在动态光散射技术中,光强自相关数据中信号噪声对测量结果的影响,主要取决于颗粒粒度反演算法。在多角度测量时,角度加权则成为左右噪声对测量结果影响的又一重要因素。本文在多角度动态光散射角度加权机理分析的基础上,研究了光强均值和迭代递归角度加权方法对测量信号噪声影响的抑制作用。结果表明,无信号噪声时,对于单峰小粒度分布,迭代递归方法加权对小颗粒粒度分布略有展宽;对于中、大颗粒,光强均值法进行角度加权所得的峰值误差略有增大;随着噪声的增加,迭代递归法加权所得反演结果的性能指标无显著变化,而光强均值法进行角度加权所得结果的峰值误差和分布误差均呈显著增大的趋势。306/974nm标准双峰颗粒体系光强均值法和迭代递归法的反演峰值误差分别为0.170/0.121,0.092/0.097,迭代递归法峰值位置更准确,能够验证模拟数据的结论。迭代递归法通过各个散射角逐次反演和比较粒度分布重新计算角度权重,这种通过角度权重更新的"修正"作用,在很大程度上抵消了噪声导致的粒度分布误差,从而显现出抵御噪声影响的"去噪"性能。因此,在测量噪声较大的环境下,宜采用迭代递归方法进行多角度加权。 

【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

散射角对不同粒度颗粒的影响

图2～图5分别为4组颗粒体系的反演结果。表2～表5为4组颗粒体系反演的性能参数。其中，“Sim PSD”代表模拟粒度分布，“Wa”代表光强均值角度加权方法，“Wir”为迭代递归角度加权方法。从图2和表2可以看出，对于200nm单峰小颗粒体系，无信号噪声时，采用两种方法进行角度加权，反演得到的峰值误差结果无显著差异，但迭代递归方法加权对小颗粒粒度分布略有展宽，表现出较大的分布误差。随着噪声的增加，迭代递归法方法加权所得反演结果的性能指标无显著变化，而光强均值法进行角度加权所得结果的峰值误差明显增大，分布误差也随之增大。

从图2和表2可以看出，对于200nm单峰小颗粒体系，无信号噪声时，采用两种方法进行角度加权，反演得到的峰值误差结果无显著差异，但迭代递归方法加权对小颗粒粒度分布略有展宽，表现出较大的分布误差。随着噪声的增加，迭代递归法方法加权所得反演结果的性能指标无显著变化，而光强均值法进行角度加权所得结果的峰值误差明显增大，分布误差也随之增大。对于450nm单峰中等粒径颗粒（图3和表3），在无信号噪声时，采用两种方法进行角度加权，反演得到的性能参数无显著差异，光强均值法进行角度加权，所得峰值误差略有增大。随着噪声的增加，光强均值法所得峰值误差呈愈加明显的趋势，分布误差也随之增大。迭代递归方法加权所得的峰值误差和分布误差随噪声增加也有增大的趋势，但增幅明显小于光强均值法。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3547631