摘 要：介绍基于虚拟仪器的颗粒动态散射光信号模拟器的软件设计方法，并给出了模拟结果。
关键词：动态光散射；模拟器；LabVIEW
动态光散射(Dynamic light scattering简称DLS)技术研究散射光在某一固定空间位置的涨落现象，其测量原理建立在颗粒的布朗运动基础之上。由于布朗运动，在激光光源照射下，颗粒在某一角度下的散射光强相对于某一平均值随机涨落。这种涨落变化的快慢，包含着影响这种变化的颗粒粒径信息。DLS颗粒测量技术，实际上就是对这种包含有颗粒粒度信息的随机信号进行测量并对其中所含的信息进行提取。通过计算机模拟产生这种随机信号,为DLS技术的研究提供了一种成本低、获取方便的信号源，为信息的提取提供了便捷的研究条件。
1信号模拟的理论模型
在亚微米及纳米颗粒的悬浮液中，布朗运动使得颗粒的散射光强随时间作随机变化。对于单分散颗粒系(溶液中只含有一种粒径的颗粒)，散射光的功率谱满足洛仑兹分布
式中，kB为Boltzman常数，T为绝对温度，η为溶液粘度，r为颗粒半径。利用散射光的功率谱可以得
2程序设计
计算机模拟程序在LabVIEW上实现。LabVIEW是基于图形化编程语言G的开发环境，包括丰富的用于数据采集、分析、表达和数据存储的库函数。LabVIEW还有传统的编程开发工具，可以设置断点、单步运行和动画式运行以观察程序的运行细节；尤其是其所具有的自相关和曲线拟合节点，特别适合对动态光散射进行分析计算时使用(颗粒的粒度是通过散射光信号自相关函数的相关时间求得的)。本文采用G语言编制了动态光散射信号的模拟程序。框图程序和前面板分别如图1和图2所示。
程序由两层FOR循环嵌套构成，内层循环计算各个频率分量对随机信号的贡献，循环一次对应一个频率的分量，内层循环结束，完成一个点的计算。外层循环计算采样点数。在外层循环的输出端，输出以信号的各个采样点为元素的一维数组，然后由自相关节点求取相关函数。采样点数和颗粒粒径的值在前面板输入，模拟信号和自相关函数均由实时趋势图控件在前面板显示波形。模拟随机信号波形如图3所示。
与文本语言相比，采用图形化编程语言编制的程序简明清晰，前面板设计更加简便。
3结束语
利用LabVIEW功能强大的图形化编程环境，进行动态散射光的计算机模拟，可以在短时间内得到含有颗粒粒度信息的随机信号，使得大量的重复性实验在短时间内完成，从而为动态光散射颗粒测量技术的研究提供了方便。
参考文献
［1］ Robert， Pecora. Dynamic Light Scattering：Application of Photon Correlation Spectroscopy［M］.New York: Plenum，1985.
［2］ 叶子，陆祖康．小粒子动态光散射信号的计算机模拟及分析［J］．光学学报，1996，16(6).
［3］ 杨乐平，李海涛，肖相生. LabVIEW程序设计与应用.北京：电子工业出版社，2001．
