一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括光源系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)；所述懸浮系統(tǒng)包括真空室，在所述真空室內(nèi)水平設(shè)置有上下兩個(gè)極板，所述上極板接地，所述下極板連接射頻電源的功率電極，所述射頻電源的另一電極接地；在所述上極板與所述下極板之間設(shè)置有用于盛放待測(cè)顆粒的顆粒池，所述顆粒池連接穿出所述真空室的振動(dòng)桿。采用本發(fā)明測(cè)量顆粒粒度時(shí)操作簡(jiǎn)單、方便，測(cè)量迅速、準(zhǔn)確，為實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)領(lǐng)域的快速分析檢測(cè)提供了一個(gè)解決方案。
【專利說(shuō)明】一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粒度儀，具體地說(shuō)是一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]粒度儀是用來(lái)測(cè)試固體顆粒大小和分布的一種儀器，它已被廣泛應(yīng)用于生物、物理、化工、制藥以及環(huán)境污染分析等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的粒度儀包括激光粒度儀和顆粒圖像儀。激光粒度儀采用Mie散射原理對(duì)動(dòng)態(tài)顆粒進(jìn)行測(cè)試，動(dòng)態(tài)顆?？赏ㄟ^(guò)濕法、干法或干濕一體化方式進(jìn)行分散。
[0003]現(xiàn)有的激光粒度儀基本由四個(gè)主要部分組成:1)光源系統(tǒng)；2)懸浮系統(tǒng)；3)探測(cè)系統(tǒng)；4)計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。光源系統(tǒng)中的光源多數(shù)采用單色性和方向性很好的激光，也可以采用發(fā)光二極管，其主要目的是照射顆粒并發(fā)生散射。懸浮系統(tǒng)一般包括循環(huán)系統(tǒng)和樣品池，其主要目的是將顆粒置于流體中進(jìn)行分散并懸浮，以保證顆?？梢员还庠凑丈涞讲l(fā)生散射。探測(cè)系統(tǒng)一般由透鏡和感光器件(如CCD或光電倍增管)組成，用來(lái)記錄顆粒對(duì)光源的散射光。計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)根據(jù)所采用的測(cè)量原理對(duì)探測(cè)系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析并給出粒度分布圖。測(cè)量原理主要有兩種:顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)原理和顆粒對(duì)光源的Mie散射原理。
[0004]懸浮系統(tǒng)是激光粒度儀的一個(gè)核心部分，它在很大程度上決定了激光粒度儀的可操作性、測(cè)量精度、測(cè)量范圍以及測(cè)量成本。現(xiàn)有的激光粒度儀普遍采用液體懸浮顆粒的方法(即濕法)來(lái)達(dá)到分散和懸浮顆粒物的目的，如:一種顆粒粒度測(cè)量?jī)x(CN102207443B)、一種多方法融合的顆粒粒度儀(CN102095672B)、一種測(cè)量聚四氟乙烯粉體平均粒徑及其粒徑分布的方法(CN101769847B)以及一種運(yùn)用動(dòng)態(tài)光散射高靈敏檢測(cè)微囊藻毒素的方法(CN101393209B)，均采用濕法分散。但是濕法工藝具有如下弊端:1)考慮到有些顆粒物可能溶解于某些液體，因此要想對(duì)這類顆粒物進(jìn)行測(cè)量就必須選取合適的液體。這必然導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程繁瑣，檢測(cè)成本高。2)由于粒度儀需要對(duì)整體顆粒樣品做統(tǒng)計(jì)才能得到結(jié)果，因此濕法工藝需要安裝液體循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)液體循環(huán)系統(tǒng)，顆粒隨流體一起流動(dòng)，這一方面可以使顆粒分散懸浮，另一方面是為了讓每一個(gè)粒子在流動(dòng)過(guò)程中都可以被光源照射到。但這必然導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，可靠性降低。3)激光通過(guò)液體時(shí)會(huì)發(fā)生一定的衰減，從而致使系統(tǒng)的靈敏度降低，測(cè)量精度差。即使系統(tǒng)可以配置高靈敏度的CCD，但這必然又大大增加了系統(tǒng)成本。
[0005]除了濕法工藝外，現(xiàn)有技術(shù)也有采用氣體懸浮顆粒的干式測(cè)量方法。但干法仍然需要使氣體流動(dòng)從而帶動(dòng)顆粒流動(dòng)。而氣體流動(dòng)會(huì)引起氣體密度和折射率發(fā)生變化，這在一定程度上會(huì)干擾激光光路，降低測(cè)量精度。另外，采用干法測(cè)量，顆粒會(huì)附著在循環(huán)裝置表面，污染整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致清洗起來(lái)非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是提供一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置，以解決現(xiàn)有的激光粒度儀在動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程中因顆粒循環(huán)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致操作繁瑣、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)量精度低的問題。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置，包括光源系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)；所述懸浮系統(tǒng)包括真空室，在所述真空室內(nèi)水平設(shè)置有上下兩個(gè)極板，所述上極板接地，所述下極板連接射頻電源的功率電極，所述射頻電源的另一電極接地；在所述上極板與所述下極板之間設(shè)置有用于盛放待測(cè)顆粒的顆粒池，所述顆粒池連接穿出所述真空室的振動(dòng)桿。
[0008]本發(fā)明在真空室內(nèi)水平設(shè)置有上下兩個(gè)極板，上極板接地，下極板連接射頻電源的功率電極，射頻電源的另一電極接地，這樣，射頻電源功率耦合到下極板上，從而在上、下極板之間產(chǎn)生均勻的等離子體。顆粒池內(nèi)的顆粒通過(guò)振動(dòng)桿從顆粒池中撒出，進(jìn)入等離子體中帶上負(fù)電荷，由于同種電荷相互排斥，因此，顆粒之間將彼此排斥，從而使得顆粒分散開來(lái)，形成一個(gè)穩(wěn)態(tài)的分散、懸浮體系。由于真空室內(nèi)的氣體基本靜止，因此可以克服現(xiàn)有干法工藝中因氣體流動(dòng)而對(duì)激光光路造成干擾的缺點(diǎn)，進(jìn)而可以提高測(cè)量精度。
[0009]本發(fā)明中的懸浮系統(tǒng)由于采用等離子體使顆粒分散并處于穩(wěn)態(tài)懸浮狀態(tài)，因此測(cè)量過(guò)程屬于干法工藝，這種干法工藝與現(xiàn)有激光粒度儀的濕法工藝相比，可避免現(xiàn)有濕法工藝所帶來(lái)的測(cè)量過(guò)程繁瑣、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等的一系列問題。
[0010]所述下極板為碗狀金屬板結(jié)構(gòu)。碗狀下極板結(jié)構(gòu)，一方面可將由顆粒池撒出的顆粒約束在下極板上方，以便探測(cè)系統(tǒng)中的照相機(jī)在一定的視野內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)；另一方面，當(dāng)測(cè)量完畢斷開電源后，顆粒將自然降落到碗狀下極板內(nèi)，后續(xù)只需將碗狀下極板取出清洗即可，而不用清洗整個(gè)真空室，克服了現(xiàn)有干法和濕法工藝中每次測(cè)量完畢必須清洗整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的不足，操作簡(jiǎn)單、方便。
[0011]所述下極板為金屬平板；在所述下極板上設(shè)置有用于防止由所述顆粒池撒出的顆粒落到所述下極板外側(cè)的玻璃環(huán)。金屬平板加玻璃環(huán)的結(jié)構(gòu)與碗狀下極板的作用相同，一是可以將撒出的顆粒約束在下極板上方，以便觀測(cè)；二是斷電后使顆粒落入玻璃環(huán)內(nèi)，便于清洗下極板及玻璃環(huán)，而不用清洗整個(gè)真空室。
[0012]在所述下極板的表面通過(guò)磨砂工藝形成有磨砂層，在所述磨砂層的表面通過(guò)涂黑工藝形成有涂黑層。涂黑層可有效吸收背景光，提高照相機(jī)所拍攝的顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡圖像的識(shí)別率。
[0013]所述上極板由兩塊ITO導(dǎo)電玻璃組成，且兩塊所述ITO導(dǎo)電玻璃中的ITO膜層相互貼合。上極板的這種“三明治”狀結(jié)構(gòu)，可防止放電過(guò)程中等離子體中的高能粒子損壞ITO膜層。
[0014]所述顆粒池由不同目數(shù)的多層金屬網(wǎng)壓制而成；所述振動(dòng)桿呈豎直設(shè)置，所述顆粒池通過(guò)水平設(shè)置的絕緣桿與所述振動(dòng)桿相接。由于顆粒池由金屬網(wǎng)制作而成，因此顆粒池在等離子區(qū)域?qū)?huì)帶電，通過(guò)絕緣桿使顆粒池與振動(dòng)桿相接，可以避免因顆粒池上的電荷傳遞給振動(dòng)桿而損壞振動(dòng)桿。
[0015]在所述真空室的腔體上開有進(jìn)氣口和出氣口 ；通過(guò)所述進(jìn)氣口可向所述真空室內(nèi)充入空氣或氬氣，在所述進(jìn)氣口處安裝有流量計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量計(jì)可以控制所述真空室內(nèi)的氣壓；在所述出氣口處安裝有用于測(cè)量真空室內(nèi)氣壓的真空計(jì)。
[0016]所述光源系統(tǒng)設(shè)置在所述真空室外與所述真空室的側(cè)窗口相對(duì)的部位；所述光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器，在所述半導(dǎo)體激光器的前方設(shè)置有平凸柱面透鏡；所述半導(dǎo)體激光器和所述平凸柱面透鏡一同設(shè)置在一升降臺(tái)上。通過(guò)調(diào)節(jié)所述升降臺(tái)的高度，可使所述半導(dǎo)體激光器逐層掃描照射待測(cè)顆粒。
[0017]所述探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在所述真空室的上窗口的上方；所述探測(cè)系統(tǒng)包括照相機(jī)，在所述照相機(jī)前設(shè)置有與照相機(jī)鏡頭后部相連的增距環(huán)；在所述照相機(jī)鏡頭的前方設(shè)置有帶通濾光片，由所述半導(dǎo)體激光器所發(fā)激光的頻率落入所述帶通濾光片的頻率通帶范圍內(nèi)。在照相機(jī)鏡頭后部設(shè)置增距環(huán)，可以兼顧照相機(jī)的視野和放大倍率，視野可達(dá)幾個(gè)厘米的范圍，有利于對(duì)大量顆粒樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，在鏡頭前設(shè)置帶通濾光片，使其頻率通帶范圍覆蓋半導(dǎo)體激光器所發(fā)激光的頻率，只允許激光中心頻率附近的散射光進(jìn)入照相機(jī)，可有效過(guò)濾等離子體的背景光，有效提高顆粒圖像的對(duì)比度，進(jìn)而提高測(cè)量精度。
[0018]所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)與所述探測(cè)系統(tǒng)中的照相機(jī)相接；所述照相機(jī)用于拍攝顆粒在真空室內(nèi)的布朗運(yùn)動(dòng)軌跡圖像并傳輸至所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)用于根據(jù)所接收到的圖像計(jì)算顆粒的均方位移<r2>，并根據(jù)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)原理，依據(jù)公式
[0019]
[0020]計(jì)算顆粒的粒徑；式中:kB為玻爾茲曼常數(shù)，T為溫度，t是照相機(jī)拍攝圖像的持續(xù)時(shí)間，rI是氣體黏度，r是顆粒位置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明中上極板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明中下極板及其連接導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明中由照相機(jī)所拍攝的一個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。
[0025]圖中:1、真空室，2、帶通濾光片，3、上極板，3-1、玻璃層，3-2、ITO膜層，4、顆粒池，
5、振動(dòng)桿，6、側(cè)窗口，7、待測(cè)顆粒，8、平凸柱面透鏡，9、升降臺(tái)，10、半導(dǎo)體激光器，11、下極板，11-1、碗狀金屬板，11-2、磨砂層，11-3、涂黑層，12、絕緣套，13、流量計(jì)，14、射頻電源，15、真空計(jì)，16、照相機(jī)，17、增距環(huán)，18、鏡頭，19、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，20、金屬導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明包括光源系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)19。
[0027]懸浮系統(tǒng)包括真空室1，真空室I由不銹鋼腔體圍成，不銹鋼腔體接地；在真空室I內(nèi)水平設(shè)置有上下兩個(gè)極板，上極板3接地，下極板11連接射頻電源14的功率電極，射頻電源14的另一電極接地，射頻電源14置于真空室I外。當(dāng)射頻電源14接通后，射頻電源14的電壓不斷地改變極性，經(jīng)過(guò)幾次充放電之后，最終會(huì)使下極板11具有負(fù)偏壓。通過(guò)高頻放電可在上、下極板之間產(chǎn)生均勻的等離子體。射頻電源14的頻率可調(diào)為13.56MHz，電源功率可為10?100W。
[0028]如圖2所示，上極板3由兩塊ITO導(dǎo)電玻璃組成，每一塊ITO導(dǎo)電玻璃均包括玻璃層3-1 (材料可以為石英玻璃)以及鍍?cè)诓Ａ?-1上的ITO導(dǎo)電薄膜層3-2 (簡(jiǎn)稱ITO膜層)，這兩塊ITO導(dǎo)電玻璃相向疊加在一起，且兩塊ITO導(dǎo)電玻璃中的ITO膜層3-2緊貼在一起，使得上極板3形成了 “玻璃層-1TO膜層-玻璃層”狀的“三明治”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以防止放電過(guò)程中等離子體中的高能粒子損壞ITO膜層3-2。
[0029]如圖3所示，下極板11包括底層的碗狀金屬板11-1，例如碗狀金屬板11-1的高為3mm,直徑為50_ ;在碗狀金屬板11_1的內(nèi)表面通過(guò)磨砂工藝形成有磨砂層11_2，在磨砂層11-2的表面通過(guò)涂黑工藝形成有涂黑層11-3。涂黑層11-3可有效地吸收背景光，提高真空室I上方照相機(jī)16所拍攝的顆粒7運(yùn)動(dòng)軌跡圖像的識(shí)別率。碗狀金屬板11-1的外表面的板底中心鉆孔，在所鉆的孔內(nèi)套接有絕緣套12，絕緣套12的材料可以為聚四氟乙烯，絕緣套12的壁厚可以為IOmm ;在絕緣套12內(nèi)穿接有金屬導(dǎo)線20，碗狀金屬板11_1通過(guò)金屬導(dǎo)線20與真空室I外射頻電源14的功率電極相接。本發(fā)明中設(shè)置下極板11為碗狀結(jié)構(gòu)，一方面可將由顆粒池4 (具體可見下面的描述)撒出的顆粒7約束在下極板11上方，以便照相機(jī)16在一定的視野內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)；另一方面，當(dāng)測(cè)量完畢斷開電源后，顆粒7將自然降落到碗狀下極板11內(nèi)，后續(xù)只需將碗狀下極板11取出清洗即可，而不用清洗整個(gè)真空室I，克服了現(xiàn)有干法和濕法工藝中每次測(cè)量完畢必須清洗整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的不足，操作簡(jiǎn)單、方便。而且，這種碗狀下極板11的結(jié)構(gòu)與上極板3配合，同樣可在上、下極板之間產(chǎn)生均勻的等離子體。
[0030]除了這種碗狀下極板11的設(shè)計(jì)之外，本發(fā)明另一實(shí)施例還可以將下極板設(shè)計(jì)為平板結(jié)構(gòu)，即:將下極板設(shè)計(jì)為金屬平板結(jié)構(gòu)，同時(shí)在金屬平板上設(shè)置用于防止由顆粒池撒出的顆粒落到下極板外側(cè)的玻璃環(huán)。這種下極板的設(shè)計(jì)方式，與上述碗狀下極板的效果相同，不再贅述。同樣，為了提高所拍攝顆粒軌跡圖像的識(shí)別率，還可以在金屬平板的表面通過(guò)磨砂工藝形成磨砂層，在磨砂層的表面通過(guò)涂黑工藝形成涂黑層。
[0031]在上極板3與下極板11之間設(shè)置有用于盛放待測(cè)顆粒7的顆粒池4，顆粒池4由不同目數(shù)的多層金屬網(wǎng)壓制而成，顆粒池4的表面最好處于水平狀態(tài)，且顆粒池4的中心最好處于上、下極板的軸心線上，顆粒池4的高度可以設(shè)置在上、下極板的中心位置處。顆粒池4通過(guò)水平的連接桿與豎直的振動(dòng)桿5相接，振動(dòng)桿5穿出真空室I外。在真空室I外通過(guò)上下移動(dòng)振動(dòng)桿5可使顆粒池4上下移動(dòng)，在真空室I外通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)桿5可使顆粒池4左右移動(dòng)；在真空室I外通過(guò)使振動(dòng)桿5振動(dòng)可使顆粒池4內(nèi)的顆粒撒出顆粒池4外，振動(dòng)桿5的振動(dòng)可以通過(guò)人工手動(dòng)操作，也可以通過(guò)電動(dòng)操作，電動(dòng)操作時(shí)其頻率可以為I?IOHz0顆粒池4與振動(dòng)桿5之間的連接桿為絕緣桿，其材料可以為聚四氟乙烯；該絕緣桿可以防止顆粒池4在等離子體區(qū)域中由于導(dǎo)電而損壞振動(dòng)桿5。
[0032]在真空室I的腔體上開有進(jìn)氣口和出氣口。通過(guò)進(jìn)氣口可向真空室I內(nèi)充入空氣或氬氣；進(jìn)氣口處安裝有流量計(jì)13，該流量計(jì)13可以為質(zhì)量流量計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)流量計(jì)13可以控制真空室I內(nèi)的氣壓；在出氣口處安裝有用于測(cè)量真空室I內(nèi)氣壓的真空計(jì)15。真空室I內(nèi)的氣壓一般控制在10?200Pa之間。
[0033]光源系統(tǒng)設(shè)置在真空室I外與真空室I的側(cè)窗口 6相對(duì)的部位，側(cè)窗口 6可以由石英玻璃制作而成。光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器10，在半導(dǎo)體激光器10的前方設(shè)置有平凸柱面透鏡8，平凸柱面透鏡8安裝在透鏡支架上；半導(dǎo)體激光器10、平凸柱面透鏡8以及透鏡支架一同設(shè)置在一升降臺(tái)9上。半導(dǎo)體激光器10的功率范圍可以為5?IOOmW,半導(dǎo)體激光器10所發(fā)激光的中心波長(zhǎng)為532nm或650nm。
[0034]平凸柱面透鏡8的透鏡軸應(yīng)豎直設(shè)置，以使由半導(dǎo)體激光器10所發(fā)的激光經(jīng)平凸柱面透鏡8擴(kuò)束后形成一扇形水平面的激光束。通過(guò)調(diào)節(jié)平凸柱面透鏡8的水平位置，使激光經(jīng)平凸柱面透鏡8后所形成的扇形水平面的激光束可覆蓋下極板11所對(duì)應(yīng)的寬度范圍，即:使激光束擴(kuò)散角覆蓋對(duì)應(yīng)水平面內(nèi)的所有顆粒，并對(duì)顆粒進(jìn)行照射。升降臺(tái)9可由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)和頻率，可以調(diào)節(jié)升降臺(tái)9的高度。步進(jìn)電機(jī)的最小步長(zhǎng)可達(dá)微米量級(jí)，因此本發(fā)明可對(duì)微米顆粒進(jìn)行逐層掃描。
[0035]探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在真空室I的上窗口的上方，上窗口可以由石英玻璃制作而成。探測(cè)系統(tǒng)包括照相機(jī)16，照相機(jī)16為高分辨率照相機(jī)，照相機(jī)16的光軸沿豎直方向，錄像時(shí)照相機(jī)16的焦平面與擴(kuò)束后的扇形水平面激光束必須共面；在照相機(jī)16前設(shè)置有與照相機(jī)鏡頭18后部相連的增距環(huán)17 ;增距環(huán)17由多節(jié)組成，可單節(jié)或多節(jié)使用；鏡頭18 —般為長(zhǎng)焦鏡頭，其最大焦距可達(dá)250mm。增距環(huán)17和長(zhǎng)焦鏡頭18的配合，可以使照相機(jī)兼顧視野和放大倍率，視野可達(dá)幾個(gè)厘米的范圍，有利于對(duì)大量顆粒樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 [0036]在照相機(jī)鏡頭18的前方設(shè)置有帶通濾光片2，帶通濾光片2設(shè)置在籠式安裝座上。帶通濾光片2的頻率通帶范圍覆蓋由半導(dǎo)體激光器10所發(fā)激光的中心頻率，這樣只允許激光中心頻率附近的散射光進(jìn)入照相機(jī)，可有效過(guò)濾等離子體的背景光，有效提高顆粒圖像的對(duì)比度，進(jìn)而提高測(cè)量精度。
[0037]計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)19與探測(cè)系統(tǒng)中的照相機(jī)16相接；照相機(jī)16所拍攝的顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)軌跡錄像為MOV格式的文件，該文件由照相機(jī)16傳輸至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)19，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)19中預(yù)存有編好的Matlab程序，該程序可對(duì)錄像中的粒子進(jìn)行識(shí)別和跟蹤；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)19在接收到錄像后首先計(jì)算顆粒的均方位移<r2>，之后根據(jù)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)原理，依據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種干式顆粒粒度測(cè)量裝置，包括光源系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)；其特征是，所述懸浮系統(tǒng)包括真空室，在所述真空室內(nèi)水平設(shè)置有上下兩個(gè)極板，所述上極板接地，所述下極板連接射頻電源的功率電極，所述射頻電源的另一電極接地；在所述上極板與所述下極板之間設(shè)置有用于盛放待測(cè)顆粒的顆粒池，所述顆粒池連接穿出所述真空室的振動(dòng)桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述下極板為碗狀金屬板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述下極板為金屬平板；在所述下極板上設(shè)置有用于防止由所述顆粒池撒出的顆粒落到所述下極板外側(cè)的玻璃環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，在所述下極板的表面通過(guò)磨砂工藝形成有磨砂層，在所述磨砂層的表面通過(guò)涂黑工藝形成有涂黑層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述上極板由兩塊ITO導(dǎo)電玻璃組成，且兩塊所述ITO導(dǎo)電玻璃中的ITO膜層相互貼合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述顆粒池由不同目數(shù)的多層金屬網(wǎng)壓制而成；所述振動(dòng)桿呈豎直設(shè)置，所述顆粒池通過(guò)水平設(shè)置的絕緣桿與所述振動(dòng)桿相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，在所述真空室的腔體上開有進(jìn)氣口和出氣 口 ；通過(guò)所述進(jìn)氣口可向所述真空室內(nèi)充入空氣或氬氣，在所述進(jìn)氣口處安裝有流量計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量計(jì)可以控制所述真空室內(nèi)的氣壓；在所述出氣口處安裝有用于測(cè)量真空室內(nèi)氣壓的真空計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述光源系統(tǒng)設(shè)置在所述真空室外與所述真空室的側(cè)窗口相對(duì)的部位；所述光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器，在所述半導(dǎo)體激光器的前方設(shè)置有平凸柱面透鏡；所述半導(dǎo)體激光器和所述平凸柱面透鏡一同設(shè)置在一升降臺(tái)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在所述真空室的上窗口的上方；所述探測(cè)系統(tǒng)包括照相機(jī)，在所述照相機(jī)前設(shè)置有與照相機(jī)鏡頭后部相連的增距環(huán)；在所述照相機(jī)鏡頭的前方設(shè)置有帶通濾光片，由所述半導(dǎo)體激光器所發(fā)激光的頻率落入所述帶通濾光片的頻率通帶范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的干式顆粒粒度測(cè)量裝置，其特征是，所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)與所述探測(cè)系統(tǒng)中的照相機(jī)相接；所述照相機(jī)用于拍攝顆粒在真空室內(nèi)的布朗運(yùn)動(dòng)軌跡圖像并傳輸至所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)用于根據(jù)所接收到的圖像計(jì)算顆粒的均方位移<r2>，并根據(jù)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)原理，依據(jù)公式

【文檔編號(hào)】G01N15/02GK103954539SQ201410195411
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】賀亞峰, 馮帆, 張永亮, 宮衛(wèi)華, 董麗芳 申請(qǐng)人:河北大學(xué)