專利名稱：便攜式高分辨率激光粒度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)儀器和粉粒體測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的半成品或產(chǎn)品通常呈粉未狀，粉未的顆粒粒度組成是生產(chǎn)控制中最基本的參數(shù)之一。粒度及其分布的測(cè)試是生產(chǎn)與科研中一項(xiàng)重要的測(cè)試項(xiàng)目。目前常用的測(cè)試方法有沉降法、篩析法、顯微鏡法和激光粒度分析法，其中后者測(cè)試速度快、重復(fù)性好、應(yīng)用范圍廣，并可以用于生產(chǎn)在線的測(cè)試，正逐漸引起人們的重視。
但目前國(guó)內(nèi)外的激光粒度儀存在下列一些問(wèn)題，影響它的推廣應(yīng)用。
(1)、采用平行光路，光路長(zhǎng)，付立葉透鏡前面設(shè)準(zhǔn)直鏡，測(cè)量樣品置于付立葉透鏡與準(zhǔn)直鏡之間。因而體積大，不易攜帶；(2)、測(cè)量樣品位置固定，改變測(cè)量范圍需要更換付立葉變換透鏡，并調(diào)整光路，使用不便；(3)、分辨率低，通常的激光粒度儀在測(cè)量范圍內(nèi)最多只分32個(gè)固定的粒級(jí)，不能滿足某些對(duì)分辨率要求較高的場(chǎng)合；(4)、價(jià)格昂貴，普通的企業(yè)難以接受。
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、重量輕、便于攜帶，測(cè)量范圍可調(diào)，分辨率更高，價(jià)格更低的新型激光粒度儀，以利在生產(chǎn)科研第一線普及推廣使用。
附

圖1是本實(shí)用新型的光路結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實(shí)用新型實(shí)施之一的便攜式外觀圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思作詳細(xì)描述附圖1中1為氦氖激光器或半導(dǎo)體激光器，2、3為平面反射鏡，4為擴(kuò)束鏡，5為針孔濾波器，6為付立葉變換透鏡，7為陣列光電探測(cè)器，8為L(zhǎng)型光學(xué)導(dǎo)軌，9為透明樣品板或流動(dòng)樣品池，9為透明樣品板或流動(dòng)樣品池可能放置的其他位置之一。
激光器1、反射鏡2與3、擴(kuò)束鏡4、針孔濾波器5、付立葉變換透鏡6、與陣列光電探測(cè)器7、通過(guò)專用支架固定在光學(xué)導(dǎo)軌8之上，光學(xué)導(dǎo)軌長(zhǎng)600mm，付立葉透鏡6與光電探測(cè)器7之間相距60～300mm，透明樣品板9可在此范圍內(nèi)沿光軸方向調(diào)節(jié)位置。付立葉透鏡6的焦距與孔徑比傳統(tǒng)的都減小了，焦距為90～110mm，孔徑為35～50mm，其主要功能是將針孔濾波器5成像在陣列光電探測(cè)器7的中心位置。針孔濾波器5至付立葉變換透鏡6的距離由付立葉透鏡6的焦距大小而定。
激光器1發(fā)出的光通過(guò)平面反射鏡2與3反射后，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡4和針孔濾波器5變?yōu)榘l(fā)散光路直接到達(dá)付立葉透鏡6，由付立葉透鏡6將光線變換為匯聚光束后到達(dá)陣列光電探測(cè)器7。透明樣品板或流動(dòng)樣品池9，置于付立葉透鏡6與光電探測(cè)7之間可沿光軸方向移動(dòng)，并能準(zhǔn)確定位。無(wú)需更換付立葉透鏡6，也不必重新調(diào)整光路，通過(guò)改變樣品板9的位置即可改變粒度測(cè)量范圍。
例如，樣品板放在9′處比放在9處測(cè)量范圍要小，因?yàn)闃悠钒逶娇拷怆娞綔y(cè)器7，接收到的衍射光線孔徑角越大，可測(cè)的頻帶也越寬，根據(jù)付立葉光學(xué)原理較寬的頻帶對(duì)應(yīng)較小的空間尺寸。因此，樣品板位于9′比位于9時(shí)可測(cè)得的粒徑要小，相應(yīng)的測(cè)量范圍變窄，反之則測(cè)量變寬。用此法改變測(cè)量范圍，不需變換付立葉透鏡，由0.6～60um可擴(kuò)大到0.6～400um的范圍。
測(cè)量范圍寬，適用于顆粒大小不均勻的顆粒群。測(cè)量范圍窄，則適用于對(duì)分辨率要求較高的場(chǎng)合。因?yàn)樵诠怆娞綔y(cè)器環(huán)帶數(shù)目一定時(shí)，顆粒分級(jí)級(jí)數(shù)也一定，測(cè)量范圍變窄，意味著各粒度級(jí)也相應(yīng)變窄，因此儀器的分辨率就相應(yīng)提高。
本實(shí)用新型根據(jù)需要可采用單式測(cè)量法或復(fù)式測(cè)量法，單式測(cè)量法與其它激光粒度儀的測(cè)量方法相同，不再詳述。復(fù)式測(cè)量法是將載有同一顆粒群的樣品板依次置于例如9和9′兩個(gè)不同位置上，分別測(cè)得兩組數(shù)據(jù)，由專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行反演，求得顆粒群的粒度分布。以上操作相當(dāng)于在不改變光電探測(cè)器7結(jié)構(gòu)參數(shù)和測(cè)量范圍的前提下，提高了譜面抽樣密度，因而使儀器的分級(jí)數(shù)增加了近一倍，故儀器的分辨率也相應(yīng)地提高了。
本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理采用專用單片機(jī)，液晶顯示屏和微型打印機(jī)代替通用計(jì)算機(jī)，以減小儀器體積，降低造價(jià)。
附圖2中K為操作鍵，H為通氣孔，S為液晶顯示屏，P為打印機(jī)，M為取樣門(mén)。整個(gè)儀器600×400×180mm3，可放入中號(hào)手提箱中。
使用步驟如下先按第一個(gè)操作鍵，以接通電源；再按第二個(gè)操作鍵測(cè)量無(wú)顆粒的空背景；然后打開(kāi)取樣門(mén)M，將載有顆粒的透明樣品板插入專用支架，推入取樣門(mén)；按下第三個(gè)操作鍵，儀器進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果顯示在液晶顯示屏S上；按下第四個(gè)操作鍵，微型打印機(jī)P可把測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)印出，儀器恢復(fù)待命狀態(tài)。儀器操作只用四個(gè)鍵，簡(jiǎn)單易學(xué)。樣品板位置移動(dòng)時(shí)，位移數(shù)據(jù)由單片機(jī)自動(dòng)記錄，如果使用流動(dòng)樣品池，則操作時(shí)啟動(dòng)樣品循環(huán)泵(不在本實(shí)用新型范圍之內(nèi))。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，根據(jù)需要可設(shè)計(jì)成多種便攜方式，方便攜帶；儀器測(cè)量范圍可調(diào)，不需更換付立葉透鏡；粒度分級(jí)數(shù)增加，提高了分辨率；操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。
權(quán)利要求1.一種便攜式高分辨率激光粒度儀，其結(jié)構(gòu)組成包括激光器、平面反射鏡、擴(kuò)束鏡、針孔濾波器，付立葉變換透鏡，陣列光電探測(cè)器、L型光學(xué)導(dǎo)軌、透明樣品板或流動(dòng)樣品池，其中激光器、平面反射鏡、擴(kuò)束鏡、針孔濾波器、付立葉變換透鏡、陣列光電探測(cè)器用專用支架固定在光學(xué)導(dǎo)軌上，從付立葉變換透鏡至光電探測(cè)器之間的光路為匯聚光路；本實(shí)用新型的特征在于所采用的付立葉變換透鏡焦距為90～110mm，孔徑為35～50mm，從針孔濾波器至付立葉變換透鏡之間的光路為發(fā)散光路，透明樣品板或流動(dòng)樣品池置于付立葉變換透鏡與陣列光電探測(cè)器之間的匯聚光路上，可沿光軸方向移動(dòng)，能準(zhǔn)確定位。
2.如權(quán)利要求1所述的激光粒度儀，其特征是付立葉變換透鏡與光電探測(cè)器之間相距為60～300mm。
專利摘要便攜式高分辨率激光粒度儀，由激光器、平面反射鏡、擴(kuò)束鏡、針孔濾波器、付立葉變換透鏡、陣列光電探測(cè)器、L型光學(xué)導(dǎo)軌、透明樣品板或流動(dòng)樣品池等構(gòu)成，采用了焦距和孔徑都減小了的付立葉變換透鏡，由傳統(tǒng)的平行光路改變?yōu)榘l(fā)散和匯聚光路；透明樣品板或流動(dòng)樣品池置于付立葉透鏡與光電探測(cè)器之間，并能根據(jù)需要調(diào)節(jié)其位置。該儀器測(cè)量范圍可調(diào)，不需要更換付立葉透鏡；體積小，重量輕，便于攜帶，粒度分級(jí)數(shù)增加，提高了分辨率。
文檔編號(hào)G01N15/02GK2195091SQ9422554
公開(kāi)日1995年4月19日 申請(qǐng)日期1994年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月11日
發(fā)明者任仲京 申請(qǐng)人:山東建筑材料工業(yè)學(xué)院