[发明专利]一种基于二维拉曼光谱的颗粒粒度测量方法

说明书

本发明涉及一种基于二维拉曼光谱的颗粒粒度测量方法，包括：对于某种颗粒物质，选取已知颗粒粒度的各组颗粒物质，每组颗粒物质为相同颗粒粒度的颗粒物质，采集已知颗粒的各组颗粒物质的二维拉曼光谱；截取每组颗粒物质的特征拉曼谱峰；利用二维数据拟合方法获取特征拉曼谱峰的数学表达式；提取特征拉曼谱峰的半峰宽度W；拟合出颗粒物质的颗粒粒度P与半峰宽度W之间的关系式；对于待测量颗粒粒度的此种颗粒物质，采集其二维拉曼光谱，按照上述二维数据拟合分析的步骤，得到其半峰宽度W，然后，根据颗粒物质的颗粒粒度P与半峰宽度W之间的关系式，实现颗粒粒度P的测量。本发明可以简单、快速、无损地测量出物质的颗粒粒度。

技术领域

本发明属于颗粒粒度测量技术领域，尤其涉及一种颗粒粒度测量方法。

背景技术

颗粒是物质存在的一种表现形式，构成了丰富多彩的物质世界。在现代工业生产、国防建设和高科技领域中，颗粒材料，尤其是超细粉体材料发挥着越来越重要的作用，被广泛地应用到医药、化工、冶金、电子、机械、轻工、食品、建筑及环保等领域。由于颗粒材料的性质主要是由颗粒的平均粒度及粒度分布参数所决定，因而需要能够准确测量颗粒粒度的技术，实现对颗粒粒度的有效测量，控制颗粒材料在生产加工过程中的粒度准确性，保证颗粒材料的高品质、高性能，满足越来越高端的应用要求。

目前，颗粒粒度的测量方法主要分为机械法和波动特性法两种。机械法又分为筛分法和沉降法两种，其中，筛分法借助人工或机械振动装置，利用具有一定大小筛孔的筛子将被测颗粒样品筛出若干个粒度级别，求得颗粒粒度分布，是设备简单、应用广泛的一种颗粒粒度测量方法，但是，操作费时，不能实现颗粒粒度的实时测量；沉降法以朗伯-比尔定律和斯托克斯公式为依据，根据不同粒度的颗粒在力场中沉降速度不同的原理，求得颗粒的粒径分布，是一种常用的颗粒粒度测量方法，但是，对被测颗粒样品有损检测以及非实时检测，限制了沉降法的应用范围。

波动特性法又分为直观成像法、光全息法、散射法等，其中，直观成像法主要是通过光学显微镜、电子显微镜等直接观察被测颗粒样品，虽然具有较高的测量精度，但是采样率较低且测量时间较长，限制了其应用范围；光全息法主要是利用全息技术实现对被测颗粒样品的三维立体成像，能够准确地记录被测颗粒样品的粒度分布和空间分布信息，但是，主要应用于悬浮颗粒物质的测量；散射法主要是通过激光与被测颗粒样品的相互作用实现颗粒粒度的测量，分为静态和动态两种，静态光散射测量散射光的空间分布规律，动态光散射研究散射光在某固定空间位置的强度随时间变化的规律，目前，散射法主要基于夫琅禾费衍射理论、菲涅耳衍射理论、米散射理论和瑞利散射理论，可以实现颗粒粒度的快速测量，但是，受到颗粒粒度范围的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可以简单快速地测量颗粒粒度的无损检测方法。本发明的技术方案如下：

一种基于二维拉曼光谱的颗粒粒度测量方法，包括下面的步骤：

1)对于某种颗粒物质，选取已知颗粒粒度的各组颗粒物质，每组颗粒物质为相同颗粒粒度的颗粒物质，采集已知颗粒的各组颗粒物质的二维拉曼光谱，包含波长维度和一维空间维度的光强信息；

2)截取每组颗粒物质的特征拉曼谱峰；

3)利用二维数据拟合方法获取特征拉曼谱峰的数学表达式：对特征拉曼谱峰进行二维高斯拟合分析，利用具有不同半峰宽度的二维高斯函数进行叠加拟合，获取特征拉曼谱峰的二维高斯函数表达式；

4)提取特征拉曼谱峰的半峰宽度W，根据特征拉曼谱峰的二维高斯函数表达式，获取特征拉曼谱峰沿空间维度的半峰宽度W的大小，半峰宽度W表征颗粒物质的特征拉曼散射光在阵列式探测器表面沿空间维度的弥散程度；

5)根据特征拉曼散射光的弥散程度与颗粒粒度呈线性关系，拟合出颗粒物质的颗粒粒度P与半峰宽度W之间的关系式；