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(guò)測(cè)量顆粒群的衍射光譜經(jīng)計(jì)算機(jī)處理來(lái)分析其顆粒分布的。它可用來(lái)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(lèi)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(méi)有阻礙的無(wú)限空間中將會(huì)照射到無(wú)限遠(yuǎn)的地方，并且在傳播過(guò)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角就越小；顆粒越小，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(guò)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(wú)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(guān)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(chēng)為環(huán)形光電探測(cè)器陣列，簡(jiǎn)稱(chēng)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)，國(guó)外的激光在線(xiàn)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(kāi)發(fā)和應(yīng)用則剛剛起步，差距較大。可以預(yù)計(jì)，在線(xiàn)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(lái)巨大的效益和變革，激光在線(xiàn)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(kāi)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(xiàn)激光粒度儀的測(cè)試精度，使在線(xiàn)與離線(xiàn)的測(cè)量結(jié)果相吻合，及工業(yè)在線(xiàn)安裝和應(yīng)用的安全性和穩(wěn)定性等問(wèn)題都值得進(jìn)一步探討和解決。
 

　　目前激光法測(cè)量出來(lái)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(wèn)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。