[发明专利]一种连续光谱散射式颗粒测量方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种连续光谱散射式颗粒测量方法。适用于颗粒粒度和浓度测量。

背景技术

随着工业进程的加快，和为适应环保工作的要求，需要对工业进程中的颗粒样品及环境中的颗粒进行测量。例如小于2.5微米的颗粒物称为PM2.5，它们对人体危害更大，需要重点测量。由于光散射测量方法直接获得颗粒的散射信号，其测量周期短，实时性好，被广泛研究和应用。光散射方法一般采用的入射光源为单一波长或几个波长的光源，在测量过程中，存在一些困难。

（1）小颗粒散射信号微弱，一般采用会聚式光路，测量区的颗粒少，代表性差，同时接收到的总的散射信号小。

（2）接收端光电探测器少，采样点少，结果稳定性差，标定困难。

（3）为了区分颗粒散射信号随散射角变化的特征，要求光电信号接收面积小，因而信噪比差。

发明内容

本发明的目的是解决现有光散射测量颗粒粒度和浓度方法中，数据采样点少、信号微弱而影响测量结果的问题，提供一种基于连续光谱散射式颗粒测量方法。

本发明提供的连续光谱散射式颗粒测量方法（如图1所示），具体步骤是：

由光源(1)发出连续波长的光经准直透镜(2)后照射在待测颗粒样品(3)中，经待测颗粒散射后由聚焦镜会聚于一点；

将光谱仪(一般采用光纤导光)的接收端口(或光纤端口)置于聚焦镜的会聚点位置，待测颗粒的散射光信号导入光谱仪进行分析，得到不同波长散射光的强度分布，通过数据反演得到待测颗粒物粒度和浓度。

本发明方法涉及的这种激光粒度仪由连续波长光源(1)、准直透镜(2) 、聚焦镜(4)和光谱仪(6)组成。所述待测颗粒物位于准直透镜(2)和聚焦镜(4)之间。将连续波长的颗粒散射信号会聚到聚焦镜的一点，由光谱仪接收并进行分析。

 

本发明的优点和积极效果：

本发明提供的连续光谱散射式颗粒测量方法，将大范围散射角度的散射信号会聚后导入光谱仪，光电信号接收面积大，提高了信号强度；采用连续波长光谱的光源作为入射光，相应的散射信号由光谱仪分析，波长采样点多，数据信息丰富，提高测量结果的可靠性。

 

附图说明

图1是本发明提供的连续光谱散射式颗粒物测量方法示意图。

图2是计算得到的散射光强度图谱。

 

具体实施方式

实施例1

图1所示为本发明提供的连续光谱散射式颗粒测量方法示意图。该方法所涉及的这种激光粒度仪包括：连续光谱光源(1)、准直透镜(2)、聚焦镜(4)和光谱仪(6)。

该方法的具体步骤是：

由光源(1)发出连续波长的光经准直透镜(2) 扩束准直后成为平行光，照射在待测颗粒样品(3) 样品场中，待测颗粒对光线发生散射，经待测颗粒散射后由聚焦镜(4)会聚到一点；

将光谱仪(6) (一般采用光纤(5)导光)的接收端口(或光纤(5)端口)置于聚焦镜(4)的会聚点位置，颗粒对不同波长的光线散射后，频谱分布不同，经会聚后由光谱仪分析，可得到不同波长散射光谱的强度分布，该分布对应待测颗粒物的粒度和浓度信息，通过数据反演，可得待测颗粒粒度和浓度。

图2是计算得到的散射光强图实例。其中颗粒粒度为0.1 - 2.5μm，光波波长为380 – 760nm，接收的散射角度为140 - 172度，将该接收散射角度范围内的光强会聚后进行归一化处理，得到图2中所示光强度图谱。由图2数据可见，对于不同的粒径，其散射光强随波长变化的趋势不同，通过求解矩阵方程可以得到粒度和浓度。