當(dāng)前位置:珠海真理光學(xué)儀器有限公司>>技術(shù)文章>>激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)詳解
激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)詳解
經(jīng)典的激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)由激光器、空間濾波器,、準(zhǔn)直鏡,、測量池、傅里葉透鏡和環(huán)形光電探測器這列組成,。此外還有數(shù)據(jù)采集板和計(jì)算機(jī),。
從激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過空間濾波器后,變成一束發(fā)散但波前純凈的光束,,經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后,,變成一束平行光,照射到測量池中的待測顆粒上,,被顆粒散射,。散射光透過測量池的玻璃,被傅里葉透鏡收集起來,。在傅里葉透鏡的后焦面上,,放置了一個(gè)環(huán)形探測器陣列。探測器陣列由數(shù)十個(gè)獨(dú)立的探測單元組成,,每個(gè)單元都是一個(gè)環(huán)帶,,所有環(huán)帶對應(yīng)于相同的圓心。環(huán)帶的平均半徑從圓心往外數(shù)呈指數(shù)式增長,,理想情況下環(huán)帶的有效探測面積與環(huán)帶的平均半徑成正比,。環(huán)帶的共同圓心上開了一個(gè)直徑約100微米的通孔(也有做成實(shí)心反射面的)。通孔的中心(也是環(huán)帶的圓心)位于光學(xué)系統(tǒng)的光軸上,。通孔的后方斜置了一個(gè)獨(dú)立的探測器,,通常被稱為“零環(huán)探測器”或“中心探測器”,而中心外的其他單元從里往外數(shù)分別稱為1環(huán),、2環(huán),、3環(huán),……,。未經(jīng)散射的光被聚焦到中心孔內(nèi),,穿過探測器陣列平面,照射到零環(huán)探測器上,。
傅里葉透鏡把相同散射角的光線聚焦到探測平面相同的半徑位置上,,因此每個(gè)探測單元接收到的散射光代表一個(gè)確定的散射角范圍內(nèi)散射光能的總和,。未被顆粒散射的光被聚焦到中心探測器上。該探測器根據(jù)測量池中放入被測顆粒前后接收到的光信號(hào)的相對變化(稱為“遮光比或遮光度”),,可以判斷待測顆粒在測量池中的濃度,。顆粒濃度應(yīng)該控制在適合的范圍內(nèi),以散射信號(hào)既有足夠高的信噪比,,又不會(huì)發(fā)生復(fù)散射(即入射光只被顆粒散射一次),。其他探測單元用來接收散射。散射光被探測器轉(zhuǎn)換成電信號(hào),,再經(jīng)數(shù)據(jù)采集板放大和A/D轉(zhuǎn)換,,變成數(shù)字信號(hào),然后傳輸給計(jì)算機(jī),。計(jì)算機(jī)軟件根據(jù)散射光能分布計(jì)算散射顆粒的粒度分布,。這個(gè)計(jì)算過程是一個(gè)求解高階、病態(tài)的線性方程組的過程,,行業(yè)中通常稱為“反演過程”,,具體的算法稱為“反演算法”。計(jì)算機(jī)同時(shí)還擔(dān)負(fù)整個(gè)儀器系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制任務(wù),。