人和淺談激光粒度儀測(cè)量原理

　　激光粒度儀就是利用光的散射原理測(cè)量粉顆粒大小的，是一種當(dāng)前粒度測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的的粒度儀。其特點(diǎn)是測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍寬、測(cè)量速度快、操作方便，尤其適合測(cè)量粒度分布范圍寬的粉體和液體霧滴。激光粒度儀作為一種測(cè)試性能優(yōu)異和適用領(lǐng)域極廣的粒度測(cè)試儀器，已經(jīng)在其它粉體加工與應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

　　隨著粉體技術(shù)的創(chuàng)新，對(duì)激光粒度儀的性能要求在逐步的提高，特別是粒度儀的量程要求越來(lái)越寬。測(cè)量下限要求達(dá)到幾百甚至幾十個(gè)納米，測(cè)量上限要求達(dá)到一千甚至幾千微米。這對(duì)新型激光粒度儀設(shè)計(jì)者提出了極大的挑戰(zhàn)。

　　顆粒越細(xì)，散射光的角度越小，微小顆粒的散射光甚至在360度范圍內(nèi)都有分布。為了拓展儀器的測(cè)量下限。需要有非常規(guī)的光學(xué)設(shè)計(jì)。顆粒越小，分布在360度空間范圍的散射光光強(qiáng)差越小，當(dāng)顆粒小到一定極限，光強(qiáng)差將小得幾乎難以被分辨出來(lái)。這時(shí)就到了激光粒度儀的測(cè)量下限了。光學(xué)設(shè)計(jì)上的障礙和散射光本身的特性決定了常規(guī)激光粒度儀的測(cè)量下限一般在0.02微米左右。當(dāng)顆粒較大時(shí)，同樣也會(huì)遇到技術(shù)困難。大顆粒的散射角度很小，不容易分辨和測(cè)量。要想有效分辨大顆粒的光強(qiáng)分布?？梢院?jiǎn)單的拉長(zhǎng)聚焦鏡頭的焦距（例如500甚至1000毫米以上），但是焦距大將導(dǎo)致激光粒度儀的體積大幅增加，且非常不便于小顆粒的大角度散射光探測(cè)。同時(shí)對(duì)鏡頭的加工精度要求也會(huì)更高。這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)使得常規(guī)設(shè)計(jì)的激光粒度儀的真實(shí)測(cè)量上限很難超過(guò)1200微米。

　　激光粒度儀采用全量程米氏散射理論，充分考慮到被測(cè)顆粒和分散介質(zhì)的折射率等光學(xué)性質(zhì)，根據(jù)大小不同的顆粒在各角度上散射光強(qiáng)的變化反演出顆粒群的粒度分布數(shù)據(jù)。

　　顆粒測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算一般分為無(wú)約束擬合反演和有約束擬合反演兩種方法。有約束擬合反演在計(jì)算前假設(shè)顆粒群符合某種分布規(guī)律，再根據(jù)該規(guī)律反演出粒度分布。這種運(yùn)算相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但由于事先的假設(shè)與實(shí)際情況之間不可避免會(huì)存在偏差，從而有約束擬合計(jì)算出的測(cè)試數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映顆粒群的實(shí)際粒度分布。

　　無(wú)約束擬合反演即測(cè)試前對(duì)顆粒群不做任何假設(shè)，通過(guò)光強(qiáng)直接準(zhǔn)確地計(jì)算出顆粒群的粒度分布。這種計(jì)算前提是合理的探測(cè)器設(shè)計(jì)和粒度分級(jí)，給設(shè)備本身提出很高的要求。激光粒度儀采用較好的非均勻性交叉三維扇形矩陣排列的探測(cè)器陣列和合理的粒度分級(jí)，從而能夠準(zhǔn)確地測(cè)量顆粒群的粒度分布。