[实用新型]便携式高分辨率激光粒度仪

说明书

本实用新型涉及光学仪器和粉粒体测试技术领域。

许多工业生产领域的半成品或产品通常呈粉未状，粉未的颗粒粒度组成是生产控制中最基本的参数之一。粒度及其分布的测试是生产与科研中一项重要的测试项目。目前常用的测试方法有沉降法、筛析法、显微镜法和激光粒度分析法，其中后者测试速度快、重复性好、应用范围广，并可以用于生产在线的测试，正逐渐引起人们的重视。

但目前国内外的激光粒度仪存在下列一些问题，影响它的推广应用。

（1）、采用平行光路，光路长，付立叶透镜前面设准直镜，测量样品置于付立叶透镜与准直镜之间。因而体积大，不易携带；

（2）、测量样品位置固定，改变测量范围需要更换付立叶变换透镜，并调整光路，使用不便；

（3）、分辨率低，通常的激光粒度仪在测量范围内最多只分32个固定的粒级，不能满足某些对分辨率要求较高的场合；

（4）、价格昂贵，普通的企业难以接受。

本实用新型的目的是提供一种体积小、重量轻、便于携带，测量范围可调，分辨率更高，价格更低的新型激光粒度仪，以利在生产科研第一线普及推广使用。

附图1是本实用新型的光路结构示意图；

附图2是本实用新型实施之一的便携式外观图。

下面结合附图对本实用新型的构思作详细描述：

附图1中：1为氦氖激光器或半导体激光器，2、3为平面反射镜，4为扩束镜，5为针孔滤波器，6为付立叶变换透镜，7为阵列光电探测器，8为L型光学导轨，9为透明样品板或流动样品池，9为透明样品板或流动样品池可能放置的其他位置之一。

激光器1、反射镜2与3、扩束镜4、针孔滤波器5、付立叶变换透镜6、与阵列光电探测器7、通过专用支架固定在光学导轨8之上，光学导轨长600mm，付立叶透镜6与光电探测器7之间相距60～300mm，透明样品板9可在此范围内沿光轴方向调节位置。付立叶透镜6的焦距与孔径比传统的都减小了，焦距为90～110mm，孔径为35～50mm，其主要功能是将针孔滤波器5成像在阵列光电探测器7的中心位置。针孔滤波器5至付立叶变换透镜6的距离由付立叶透镜6的焦距大小而定。

激光器1发出的光通过平面反射镜2与3反射后，经过扩束镜4和针孔滤波器5变为发散光路直接到达付立叶透镜6，由付立叶透镜6将光线变换为汇聚光束后到达阵列光电探测器7。透明样品板或流动样品池9，置于付立叶透镜6与光电探测7之间可沿光轴方向移动，并能准确定位。无需更换付立叶透镜6，也不必重新调整光路，通过改变样品板9的位置即可改变粒度测量范围。

例如，样品板放在9′处比放在9处测量范围要小，因为样品板越靠近光电探测器7，接收到的衍射光线孔径角越大，可测的频带也越宽，根据付立叶光学原理：较宽的频带对应较小的空间尺寸。因此，样品板位于9′比位于9时可测得的粒径要小，相应的测量范围变窄，反之则测量变宽。用此法改变测量范围，不需变换付立叶透镜，由0.6～60um可扩大到0.6～400um的范围。

测量范围宽，适用于颗粒大小不均匀的颗粒群。测量范围窄，则适用于对分辨率要求较高的场合。因为在光电探测器环带数目一定时，颗粒分级级数也一定，测量范围变窄，意味着各粒度级也相应变窄，因此仪器的分辨率就相应提高。

本实用新型根据需要可采用单式测量法或复式测量法，单式测量法与其它激光粒度仪的测量方法相同，不再详述。复式测量法是将载有同一颗粒群的样品板依次置于例如9和9′两个不同位置上，分别测得两组数据，由专用计算机进行反演，求得颗粒群的粒度分布。以上操作相当于在不改变光电探测器7结构参数和测量范围的前提下，提高了谱面抽样密度，因而使仪器的分级数增加了近一倍，故仪器的分辨率也相应地提高了。

本实用新型的数据处理采用专用单片机，液晶显示屏和微型打印机代替通用计算机，以减小仪器体积，降低造价。

附图2中：K为操作键，H为通气孔，S为液晶显示屏，P为打印机，M为取样门。整个仪器600×400×180mm³，可放入中号手提箱中。

使用步骤如下：先按第一个操作键，以接通电源；再按第二个操作键：测量无颗粒的空背景；然后打开取样门M，将载有颗粒的透明样品板插入专用支架，推入取样门；按下第三个操作键，仪器进行测量并进行数据处理，处理结果显示在液晶显示屏S上；按下第四个操作键，微型打印机P可把测量结果数据印出，仪器恢复待命状态。仪器操作只用四个键，简单易学。样品板位置移动时，位移数据由单片机自动记录，如果使用流动样品池，则操作时启动样品循环泵（不在本实用新型范围之内）。

本实用新型的优点是体积小，重量轻，根据需要可设计成多种便携方式，方便携带；仪器测量范围可调，不需更换付立叶透镜；粒度分级数增加，提高了分辨率；操作简单，价格低廉。