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激光粒度儀在很多行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用,，尤其是在石油化工行業(yè)，小析姐整理激光粒度儀的檢測(cè)原理和儀器的結(jié)構(gòu)特征分享給大家，希望能對(duì)你有所幫助。
激光粒度儀是通過測(cè)量顆粒群的衍射光譜經(jīng)計(jì)算機(jī)處理來分析其顆粒分布的。它可用來測(cè)量各種固態(tài)顆粒、霧滴,、氣泡及任何兩相懸浮顆粒狀物質(zhì)的粒度分布,、測(cè)量運(yùn)動(dòng)顆粒群的粒徑分布,。它不受顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)的限制。
該類儀器因具有超聲,、攪拌,、循環(huán)的樣品分散系統(tǒng)，所以測(cè)量范圍廣(測(cè)量范圍可達(dá)0.02~2000微米,，有的甚至更寬),；自動(dòng)化程度程度高；操作方便,；測(cè)試速度快,；測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠,、重復(fù)性好,。可廣泛用于石油化工,、陶瓷,、染料、水泥,、煤粉,、研磨材料、金屬粉末,、泥沙,、礦石、霧滴,、乳濁液等粒度的測(cè)定,。
1.測(cè)量基本原理
激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測(cè)試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和*的方向性,，所以一束平行的激光在沒有阻礙的無限空間中將會(huì)照射到無限遠(yuǎn)的地方,，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí),，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象,。散射光的傳播方向?qū)⑴c主光榮的傳播方向形成一個(gè)夾角θ。散射理論和結(jié)果證明,，散射角θ的大小與顆粒的大小有關(guān),，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的θ角就越?。活w粒越小,，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大,。
激光粒度儀經(jīng)典的光路由發(fā)射,、接受和測(cè)量窗口等三部分組成。發(fā)射部分由光源和光束處理器件組成,，主要是為儀器提供單色的平行光作為照明光,。接收器是儀器光學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。測(cè)量窗口主要是讓被測(cè)樣品在*分散的懸浮狀態(tài)下通過測(cè)量區(qū),，以便儀器獲得樣品的粒度信息,。
接收器由傅立葉選鏡和光電探測(cè)器陣列組成。所謂傅立葉選鏡就是針對(duì)物方在無限遠(yuǎn),，像方在后焦面的情況消除像差的選鏡,。激光粒度儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)是一個(gè)光學(xué)傅立葉變換系統(tǒng)，即系統(tǒng)的觀察面為系統(tǒng)的后焦面,。由于焦平面上的光強(qiáng)分布等于物體(不論其放置在透鏡前的什么位置)的光振幅分布函數(shù)的數(shù)學(xué)傅立葉變換的模的平方,，即物體光振幅分布的頻譜。激光粒度儀將探測(cè)器放在透鏡的后焦面上,，因此相同傳播方向的平行光將聚焦在探測(cè)器的同一點(diǎn)上,。據(jù)測(cè)器由多個(gè)中心在光軸上的同心圓環(huán)組成，每一環(huán)是一個(gè)獨(dú)立的探測(cè)單元,。這樣的探測(cè)器又稱為環(huán)形光電探測(cè)器陣列,，簡(jiǎn)稱光電探測(cè)器陣列。
激光器發(fā)出的激光束經(jīng)聚焦,、低通濾波和準(zhǔn)直后,，變成直徑為8~25mm的平行光。平行光束照到測(cè)量窗口內(nèi)的顆粒后,，發(fā)生散射,。散射光經(jīng)過傅立葉透鏡后，同樣散射角的光被聚焦到探測(cè)器的同一半徑上,。一個(gè)探測(cè)單元輸出的光電信號(hào)就代表一個(gè)角度范圍(大小由探測(cè)器的內(nèi),、外半徑之差及透鏡的焦距決定)內(nèi)的散射光能量，各單元輸出的信號(hào)就組成了散射光能的分布,。盡管散射光的強(qiáng)度分布總是中心大,，邊緣小，但是由于探測(cè)單元的面積總是里面小外面大,，所以測(cè)得的光能分布的峰值一般是在中心和邊緣之間的某個(gè)單元上,。當(dāng)顆粒直徑變小時(shí)，散射光的分布范圍變大,，光能分布的峰值也隨之外移,。所以不同大小的顆粒對(duì)應(yīng)于不同的光能分布，反之由測(cè)得的光能分布就可推算樣品的粒度分布。
測(cè)量下限是激光粒度儀重要的技術(shù)指標(biāo),。激光粒度儀光學(xué)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)基本上都是為了擴(kuò)展其測(cè)量下限或是小顆粒段的分辨率基本思路是增大散射光的測(cè)量范圍,、測(cè)量精度或者減少照明光的波長(zhǎng)。
2.激光粒度儀的結(jié)構(gòu)
儀器系統(tǒng)的組成主要包括三部分：
(1)主機(jī)(光學(xué)元件),，標(biāo)志為MasterSizer2000,；主機(jī)用來收集測(cè)量樣品內(nèi)粒度大小的原始數(shù)據(jù)。
(2)附件(進(jìn)樣器),，標(biāo)識(shí)為Hydro2000G(普通濕法),；目的就是將樣品分散混勻充分并傳送到主機(jī)以便于測(cè)量。
(3)計(jì)算機(jī)和Malvern測(cè)量軟件,，Malvern軟件可定義,、控制整個(gè)測(cè)量過程，并同時(shí)處理測(cè)量的粒度分布數(shù)據(jù),、顯示結(jié)果并打印報(bào)告,。
近年來，國(guó)外的激光在線粒度測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速,，因?yàn)槠渚哂羞B續(xù)自動(dòng)取樣,、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)顯示報(bào)告,、數(shù)據(jù)有代表性等特點(diǎn),，而國(guó)內(nèi)在這方面的開發(fā)和應(yīng)用則剛剛起步，差距較大,?？梢灶A(yù)計(jì)，在線粒度測(cè)量與監(jiān)測(cè)的發(fā)展將會(huì)給相關(guān)粉體工業(yè)帶來巨大的效益和變革,，激光在線測(cè)試技術(shù)將成為顆粒測(cè)試領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)并將會(huì)被逐步推廣和應(yīng)用,。在這個(gè)領(lǐng)域，研制和開發(fā)更先進(jìn)的取樣和分散裝置(尤其是對(duì)超微顆粒),，提高在線激光粒度儀的測(cè)試精度,，使在線與離線的測(cè)量結(jié)果相吻合，及工業(yè)在線安裝和應(yīng)用的安全性和穩(wěn)定性等問題都值得進(jìn)一步探討和解決,。
目前激光法測(cè)量出來的是等效散射光強(qiáng)球徑,，而人們?cè)谟脟?yán)格的電磁波理論求解橢圓形等非球形顆粒的光散射理論問題上做了許多工作，也對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了研究,。激光還可以在顆粒形狀的測(cè)量中發(fā)揮作用,，在考慮到形狀系數(shù)的同時(shí)主要的難題是散射函數(shù)繁雜、計(jì)算量龐大,，但隨著粉體工業(yè)和計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的發(fā)展,，顆粒形狀的測(cè)定將日益重要,。
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