專利名稱：一種單光束雙鏡頭激光粒度儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種粉體粒度測量的儀器，尤其涉及一種激光粒度測量儀器。
背景技術：
激光粒度儀己經成為目前最流行的粉體粒度測量儀器。在現有的激光粒度儀中，以 單光束激光粒度儀最為普遍。它的基本組成是沿著光路前進的方向，通常依次包括一 激光器組件，在激光器組件內包括激光管，用以發射激光；小的匯聚透鏡，用以匯聚激 光管發出的光束；空間濾波器(針孔)，用以過濾激光束的(空間)高頻分量；準直透 鏡，用以使光束變成平行光。 一樣品池，該樣品池通常與循環系統相連形成回路，樣品 池是四周密封兩端與管路相連的，兩個透光面是透明玻璃的，粉體樣品(懸浮液)流過 樣品池時，激光從透光面照射到被測顆粒上就產生散射光，前向散射光從另一個面射出。 一傅立葉透鏡，散射光通過它匯聚到焦平面上，主光束通過它會聚到焦點上。 一組被放 置在焦平面上的由多個環形或扇形測量單元組成的光電探測器，其中心點就是傅立葉透 鏡的焦點，當樣品池內沒有被測顆粒時，入射光全部聚焦到光電探測器的中心；AtTS 池內有樣品顆粒時，由顆粒產生的散射光將被匯聚到焦平面上的其他光電探測器上。一 信弓放大和傳輸電路，用以對光電探測器接收的散射信號進行放大和傳輸。 一數據分析 和輸出裝置，通常為計算機，用以分析散射光產生的電信號，進而得出被擁樣品的粒度 分布結果。
目前市場上的激光粒度儀大都是單光束單鏡頭和多光束多鏡頭兩類。其中單光束單 鏡頭激光粒度儀結構簡單，價格便宜，但量程較小，適用領域窄；多光束多鏡頭激光粒 度儀的量程寬，但結構復雜，價格較高。本實用新型是一種集上述兩種類型激光粒度儀 的優點于一體的設計，目前尚未見有如本實用新型所述的單光束雙鏡頭激光粒度儀的報 道。
發明內容
本實用新型的目的在于針對現有單光束激光粒度儀量程小和多光束激光粒度儀成 本高的缺陷，提出一種結構簡單，量程寬，成本低、精度高的激光粒度儀。本實用新型所采用的主要技術方案是
一種單光束雙鏡頭激光粒度儀，包括樣品池、透鏡、控制系統、循環分散系統，其 特征在于在殼體內樣品池的前面置有前向接收透鏡，在樣品池后面置有后向接收透鏡， 在后向接收透鏡的后面水平安裝激光器組件，在后向接收透鏡后方焦平面上置有后向光 電探測器，在前向接收透鏡的前方焦平面上置有前向光電探測器，后向光電探測器和前 向光電探測器的信號傳輸電纜與計算機相聯接。
激光器組件是由635nm3mw半導體激光器和兩個焦點重合的透鏡和針孔的準直系 統及發散透鏡組成。
本實用新型的有益效果是，由于本實用新型是由一個發散的單激光束、兩個在光軸 上對稱放置的透鏡以及在兩個透鏡焦平面上分別放置的兩個光電探測器為核心組成的 一個結構獨特的激光粒度儀。這種激光粒度儀前向散射光的接收角度為0.08 47°，可以 測量0.3 2000nm區間的粒度分布;后向散射光的接收角度為133 170n，可以測量0.1 0.3拜區間的粒度分布；將前向小角度探測器上的信號與后向大角度探測器上的信號進 行聯合處理，可以得到0.1 0.01jjm區間的粒度分布，因此系統的最大測試范圍達到 0.01 2000nrn。同時具有光路結構簡單，體積小，成本低，測試范圍大，散射信號分辨 的精度高、測試準確等特點。
圖1是本實用新型激光粒度儀的結構示意圖
圖2是本實用新型激光粒度儀的結構和光路示意圖
圖1中1激光器組件 2后向接收透鏡 3樣品池 4前向接收透鏡 5后 向光電探測器6前向光電探測器7殼體8計算機
圖2中Fl發散激光光束F2后向散射光光束F3前向散射光光束具體實施方式
結合附圖詳細說明本實用新型的結構和光路原理
一種單光束雙鏡頭激光粒度儀，按常規配置控制系統、循環分散系統，在殼體7內 裝置結構如圖l所示樣品池3的后面置有后向接收透鏡2,其作用有兩個 一是二次 準直，即將發散的激光重新變成平行光，二是接收后向散射光，將后向散射光匯聚到后 向探測器上。在樣品池3前面置有前向接收透鏡4，前向接收透鏡4接收前向散射光， 即將前向散射光匯聚到前向探測器上。激光器組件1水平安裝在后向接收透鏡2的后面， 激光器組件1是由635nm3mw半導體激光器和兩個焦點重合的透鏡和針孔的準直系統及一個發散透鏡組成。 一個沿著水平方向照射的成一定角度的發散的激光光束Fl，通過 光學變換后得到一束發散的光束。該發散光束的原始發光點(發散光束邊緣延長線的交 匯點)與后向接收透鏡2的后焦點重合，因此發散的激光束到達后向接收透鏡2后正好 變成了平行光。該平行光穿過樣品池后通過前向匯聚透鏡匯聚到焦點上。當樣品池中有 樣品顆粒時，光束F1穿過樣品池時將有一部分光發生散射，散射角為0°~47°的散射光 由前向接收透鏡4匯聚到前向光電探測器6上，散射角為133° 180°度的散射光由后向 接收透鏡2匯聚到后向光電探測器5上。在后向接收透鏡2后方焦平面上置有后向光電 探測器5，后向光電探測器用于接收0.1 0.3拜顆粒的散射光信號，在前向接收透鏡的 前方焦平面上置有前向光電探測器6，前向光電探測器用于接收0.3~2000nm顆粒的散 射光信號，后向光電探測器5和前向光電探測器6的信號傳輸電纜與計算機8相聯接。 前向光電探測器和后向光電探測器將不同角度的散射光信號同時轉換成0.01 0.1nm顆 粒的散射光電信號，通過與之相連的信號處理與控制系統將這些信號輸入到計算機中， 經過粒度分析軟件，根據米氏散射理論對兩個探測器上的信號分別處理和聯合處理，就 可以得到粒度分布，進行分析就可以得到粒度結果。
參照圖2說明樣品檢測過程把待測樣品(懸浮液或乳濁液)輸送到樣品池3中， 當光束Fl照射到盛有待測樣品的樣品池3后，將產生與顆粒大小和含量相關的散射光 F2和F3。其中散射光F2是后向散射光，通過后向接收透鏡匯聚到后向探測器上，F3 是前向散射光，通過前向接收透鏡匯聚到前向光電探測器上。將兩個光電探測器各自接 收的散射光信號傳輸到計算機中，根據米氏散射理論分別對兩個探測器上的信號進行分 別處理和聯合處理,就可以得到粒度分布。由于本系統接收的最小角度的散射光為0.08 度，最大角度的散射光為170° ,并引入前向小角度散射光信號和后向大角度散射光信 號的聯合處理技術，使本系統的理論測量范圍達到0.01 2000fim 。
權利要求1、一種單光束雙鏡頭激光粒度儀，包括樣品池、透鏡、控制系統、循環分散系統，其特征在于在殼體內樣品池的前面置有前向接收透鏡，在樣品池后面置有后向接收透鏡，在后向接收透鏡的后面水平安裝激光器組件，在后向接收透鏡后方焦平面上置有后向光電探測器，在前向接收透鏡的前方焦平面上置有前向光電探測器，后向光電探測器和前向光電探測器的信號傳輸電纜與計算機相聯接。
2、 根據權利要求1所述的一種單光束雙鏡頭激光粒度儀，其特征在于激光器組件是由635nm3mw半導體激光器和兩個焦點重合的透鏡和針孔的準直系統及發散透鏡組成。
專利摘要本實用新型一種單光束雙鏡頭激光粒度儀，由于采用一個發散的激光束作光源，并且在樣品池前后放置兩個透鏡，其中樣品池后面的透鏡同時起兩個作用，一是將發散的激光束變成平行光(二次準直)，二是接收后向大角度散射光(匯聚)。樣品池前面的透鏡接收前向散射光。在兩個透鏡的焦平面上各放置一個光電探測器，用來接收前向和后向散射信號，這樣就實現了前向和后向散射光同時接收，對前向和后向散射光進行分別處理，并引入小角度散射光和大角度散射光聯合處理技術，使這種激光粒度儀的測試范圍達到0.01～2000μm。此發明是通過獨特設計的單光束光路達到多光束光路的效果，具有測試范圍大，結構簡單，體積小，成本低，測量精度高等特點。
文檔編號G01N15/02GK201277938SQ20082021850
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月16日 優先權日2008年10月16日
發明者范繼來, 董青云 申請人:丹東百特科技有限公司