[发明专利]一种基于Mie氏散射理论的颗粒粒度测量设备

说明书

本发明公开了一种基于Mie氏散射理论的颗粒粒度测量设备，具体涉及颗粒粒度测量方法领域，包括平行光产生模块、样品分散模块、光散射采集模块、电控二维导台和数据处理模块；平行光产生模块、样品分散模块和光散射采集模块从左到右呈一字型分布。本发明采用面阵CCD作为接收器件，获取艾里斑图像，提取其位置信息，实现图像引导对中，并求取对中修正参数，提高测量结果的准确度，通过设计二维导台控制面阵CCD位置，拍摄不同位置的多幅图像，且利用图像拼接技术，采集大角度光散射能量图，利用图像处理方法，动态划分散射角，提高粒度测量的分辨率，利用神经网络原理，改进传统反演算法，提高算法的精确度、速度和可靠性。

技术领域

本发明实施例涉及颗粒粒度测量方法领域，具体涉及一种基于Mie氏散射理论的颗粒粒度测量设备。

背景技术

颗粒就是具有特定几何形状，范围在毫米到纳米之间的粒子，如生活中经常见到的粉末状物质，空气中雾滴以及水中的气泡，这些都可以称作颗粒。通常，我们把颗粒的尺寸定义为颗粒的粒度。颗粒群中，不同尺寸的颗粒在总颗粒群中占的百分比定义为颗粒的粒度分布。

在材料产业中，很多固体产品都是以粉体状态存在的。颗粒粒度的大小及分布是决定粉体特性的重要参数。如水泥凝结时间及最终强度和水泥的粒度有很大关系；催化剂的催化效果与其粒度息息相关；涂料的涂饰效果及表面光泽受涂料粒度影响；药物的吸收率与疗效与药物的粒度相关；矿物填料制品的质量与性能同样受到其粒度的影响等。由此可见，颗粒的粒度测量在各个领域中占据了很重要的位置，因此，如何有效的测量和控制颗粒的粒度具有非常深远的意义。

国内外测量颗粒粒度的方法有显微镜法、筛分法、电阻法、沉降法、重量法、超声法、浊度法和光散射法等。其中光散射法具有非接触测量，不干扰被测对象状态，测量时间短，可实现实时测量等优点，光散射法是目前应用最为普遍的一种测量方法。

国外激光粒度测试技术发展比较早，也比较快，开发生产了许多相关产品。具有代表性的公司有：美国的库尔特，德国的SYMIPATEC GmbH，英国的马尔文等公司。近年来，研究工作者想尽各种办法扩宽粒度的测量范围，他们采用的主要方法是基于米氏理论与夫琅和费衍射理论，选取多个探测器，在不同的角度接收散射光信息，达到延伸测试范围的目的。其中有较大影响力的有如下几个公司的产品。

1.美国的库尔特(Coulter)公司开发生产的粒度仪，基于夫琅和费和Mie 氏散射理论，以固体半导体激光器作为光源，采用双镜头技术，降低了测量下限。内部有132块检测器，能够精确接收来自各个方向的光信号。

2.法国西拉思(Cilas)公司开发的粒度仪，光源采用的是半导体激光器和光纤激光器。可与CCD图像控制器相连，可以进行实时观测。

3.德国的新巴太库(Sympatec)开发的粒度仪，它是基于夫琅和费原理，内置了31个传感器，采用氦光源作为光源，干法测试是其独特技术，样品用量少，仪器重复性好。

20世纪80年代后期，我国着手于激光粒度仪的研发。早期的粒度仪主要为沉降式，其原理是粉尘颗粒在沉降过程中，会发生分级的现象，这类粒度仪有很多缺陷，所以商品化的粒度仪主要靠进口。近年来随着科学技术的进步，我国的激光粒度测试技术发展迅速，粒度仪的性能不断完善，动态范围越来越宽，颇具代表性的主要有：珠海的“欧美克”、丹东的“百特”、济南“微纳”、四川成都的“精新”等产品。

我国的激光粒度仪市场发展迅速，前景十分乐观。市场需求稳定，需求量大，并且具有活力，为国产粒度仪的研制提供了良好的动力。然而，与国外粒度仪产品相比，国内粒度仪还有一些差距，主要表现在测试范围、测量精度、测量重复性、仪器的分辨率以及可靠性等方面。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种基于Mie氏散射理论的颗粒粒度测量设备，旨在解决现有技术中由于国内粒度仪测试范围、测量精度、测量重复性、仪器的分辨率以及可靠性较弱的问题。