李江涛1,2，孙 健3，李晓光3，刘岳强3，郑 浩3，张祥雷1，宁 辉3，李子瑞2
(1.温州大学 机电工程学院，浙江 温州 325035；2.河北工业大学 机械工程学院，天津 300401； 3.丹东百特仪器有限公司，辽宁 丹东 118009)
DOI:10.13732/j.issn.1008-5548.2022.05.003
收稿日期： 2022-02-22， 修回日期：2022-04-18，在线出版时间：2022-07-12 14:46。
基金项目：国家自然科学基金项目，编号：12072100。
第一作者简介：李江涛(1996—)，男，硕士研究生，研究方向为纳米Zeta电位仪多物理场仿真及优化。E-mail：1738144236@qq.com。
通信作者简介：宁辉 (1978—)，男，博士，研究方向为胶体物理和分析仪器研制。E-mail：hui.ning@bettersize.com。
摘要：为了研究电泳光散射技术测试Zeta电位过程中由于毛细管电极结构设计不合理造成的场强不均匀，进而导致Zeta电位测试结果标准偏差较大的问题，采用有限元软件对毛细管电极的电场分布进行模拟，基于梯度自由优化(BOBYQA)算法对毛细管电极结构其进行优化改进，并通过测试结果进行验证。结果表明：利用BOBYQA算法可以有效提高毛细管电极的设计的合理性，降低检测过程中检测位置对于Zeta电位结果的影响。得到场强分布最优时对应的内外径比例因子的毛细管内部结构，经试验验证，优化后毛细管电极内标样Zeta电位受探测位置的影响较小，均在标准范围内。
关键词：毛细管电极；电场匀性优化；梯度自由优化算法
Abstract：In order to study the problem of large standard deviation of Zeta potential test results due to the unreasonable design of the capillary electrode structure in the process of testing Zeta potential by electrophoretic light scattering technology, the electric field distribution of the capillary electrode was simulated by finite element software. Bound optimization by quadratic approximation(BOBYQA) algorithm was used to optimize the capillary electrode structure. The results show that BOBYQA algorithm can effectively improve the rationality of the design of the capillary electrode, and reduce the influence of the detection position on Zeta potential results during the detection process. The internal structure of the capillary with the proportional factor of the inner and outer diameters corresponding to the optimal field intensity distribution is obtained.The experimental results show that Zeta potential of the standard sample in the optimized capillary electrode is less affected by the detection position and is within the standard range.
Keywords：capillary electrode; uneven electric field; bound optimization by quadratic approximation algorithm
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