專利名稱：便攜式高分辨率激光粒度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)儀器和粉粒體測試技術(shù)領(lǐng)域。
許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的半成品或產(chǎn)品通常呈粉未狀，粉未的顆粒粒度組成是生產(chǎn)控制中最基本的參數(shù)之一。粒度及其分布的測試是生產(chǎn)與科研中一項重要的測試項目。目前常用的測試方法有沉降法、篩析法、顯微鏡法和激光粒度分析法，其中后者測試速度快、重復(fù)性好、應(yīng)用范圍廣，并可以用于生產(chǎn)在線的測試，正逐漸引起人們的重視。
但目前國內(nèi)外的激光粒度儀存在下列一些問題，影響它的推廣應(yīng)用。
(1)、采用平行光路，光路長，付立葉透鏡前面設(shè)準(zhǔn)直鏡，測量樣品置于付立葉透鏡與準(zhǔn)直鏡之間。因而體積大，不易攜帶；(2)、測量樣品位置固定，改變測量范圍需要更換付立葉變換透鏡，并調(diào)整光路，使用不便；(3)、分辨率低，通常的激光粒度儀在測量范圍內(nèi)最多只分32個固定的粒級，不能滿足某些對分辨率要求較高的場合；(4)、價格昂貴，普通的企業(yè)難以接受。
本實用新型的目的是提供一種體積小、重量輕、便于攜帶，測量范圍可調(diào)，分辨率更高，價格更低的新型激光粒度儀，以利在生產(chǎn)科研第一線普及推廣使用。
附

圖1是本實用新型的光路結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實用新型實施之一的便攜式外觀圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的構(gòu)思作詳細(xì)描述附圖1中1為氦氖激光器或半導(dǎo)體激光器，2、3為平面反射鏡，4為擴束鏡，5為針孔濾波器，6為付立葉變換透鏡，7為陣列光電探測器，8為L型光學(xué)導(dǎo)軌，9為透明樣品板或流動樣品池，9為透明樣品板或流動樣品池可能放置的其他位置之一。
激光器1、反射鏡2與3、擴束鏡4、針孔濾波器5、付立葉變換透鏡6、與陣列光電探測器7、通過專用支架固定在光學(xué)導(dǎo)軌8之上，光學(xué)導(dǎo)軌長600mm，付立葉透鏡6與光電探測器7之間相距60～300mm，透明樣品板9可在此范圍內(nèi)沿光軸方向調(diào)節(jié)位置。付立葉透鏡6的焦距與孔徑比傳統(tǒng)的都減小了，焦距為90～110mm，孔徑為35～50mm，其主要功能是將針孔濾波器5成像在陣列光電探測器7的中心位置。針孔濾波器5至付立葉變換透鏡6的距離由付立葉透鏡6的焦距大小而定。
激光器1發(fā)出的光通過平面反射鏡2與3反射后，經(jīng)過擴束鏡4和針孔濾波器5變?yōu)榘l(fā)散光路直接到達付立葉透鏡6，由付立葉透鏡6將光線變換為匯聚光束后到達陣列光電探測器7。透明樣品板或流動樣品池9，置于付立葉透鏡6與光電探測7之間可沿光軸方向移動，并能準(zhǔn)確定位。無需更換付立葉透鏡6，也不必重新調(diào)整光路，通過改變樣品板9的位置即可改變粒度測量范圍。
例如，樣品板放在9′處比放在9處測量范圍要小，因為樣品板越靠近光電探測器7，接收到的衍射光線孔徑角越大，可測的頻帶也越寬，根據(jù)付立葉光學(xué)原理較寬的頻帶對應(yīng)較小的空間尺寸。因此，樣品板位于9′比位于9時可測得的粒徑要小，相應(yīng)的測量范圍變窄，反之則測量變寬。用此法改變測量范圍，不需變換付立葉透鏡，由0.6～60um可擴大到0.6～400um的范圍。
測量范圍寬，適用于顆粒大小不均勻的顆粒群。測量范圍窄，則適用于對分辨率要求較高的場合。因為在光電探測器環(huán)帶數(shù)目一定時，顆粒分級級數(shù)也一定，測量范圍變窄，意味著各粒度級也相應(yīng)變窄，因此儀器的分辨率就相應(yīng)提高。
本實用新型根據(jù)需要可采用單式測量法或復(fù)式測量法，單式測量法與其它激光粒度儀的測量方法相同，不再詳述。復(fù)式測量法是將載有同一顆粒群的樣品板依次置于例如9和9′兩個不同位置上，分別測得兩組數(shù)據(jù)，由專用計算機進行反演，求得顆粒群的粒度分布。以上操作相當(dāng)于在不改變光電探測器7結(jié)構(gòu)參數(shù)和測量范圍的前提下，提高了譜面抽樣密度，因而使儀器的分級數(shù)增加了近一倍，故儀器的分辨率也相應(yīng)地提高了。
本實用新型的數(shù)據(jù)處理采用專用單片機，液晶顯示屏和微型打印機代替通用計算機，以減小儀器體積，降低造價。
附圖2中K為操作鍵，H為通氣孔，S為液晶顯示屏，P為打印機，M為取樣門。整個儀器600×400×180mm3，可放入中號手提箱中。
使用步驟如下先按第一個操作鍵，以接通電源；再按第二個操作鍵測量無顆粒的空背景；然后打開取樣門M，將載有顆粒的透明樣品板插入專用支架，推入取樣門；按下第三個操作鍵，儀器進行測量并進行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果顯示在液晶顯示屏S上；按下第四個操作鍵，微型打印機P可把測量結(jié)果數(shù)據(jù)印出，儀器恢復(fù)待命狀態(tài)。儀器操作只用四個鍵，簡單易學(xué)。樣品板位置移動時，位移數(shù)據(jù)由單片機自動記錄，如果使用流動樣品池，則操作時啟動樣品循環(huán)泵(不在本實用新型范圍之內(nèi))。
本實用新型的優(yōu)點是體積小，重量輕，根據(jù)需要可設(shè)計成多種便攜方式，方便攜帶；儀器測量范圍可調(diào)，不需更換付立葉透鏡；粒度分級數(shù)增加，提高了分辨率；操作簡單，價格低廉。
權(quán)利要求1.一種便攜式高分辨率激光粒度儀，其結(jié)構(gòu)組成包括激光器、平面反射鏡、擴束鏡、針孔濾波器，付立葉變換透鏡，陣列光電探測器、L型光學(xué)導(dǎo)軌、透明樣品板或流動樣品池，其中激光器、平面反射鏡、擴束鏡、針孔濾波器、付立葉變換透鏡、陣列光電探測器用專用支架固定在光學(xué)導(dǎo)軌上，從付立葉變換透鏡至光電探測器之間的光路為匯聚光路；本實用新型的特征在于所采用的付立葉變換透鏡焦距為90～110mm，孔徑為35～50mm，從針孔濾波器至付立葉變換透鏡之間的光路為發(fā)散光路，透明樣品板或流動樣品池置于付立葉變換透鏡與陣列光電探測器之間的匯聚光路上，可沿光軸方向移動，能準(zhǔn)確定位。
2.如權(quán)利要求1所述的激光粒度儀，其特征是付立葉變換透鏡與光電探測器之間相距為60～300mm。
專利摘要便攜式高分辨率激光粒度儀，由激光器、平面反射鏡、擴束鏡、針孔濾波器、付立葉變換透鏡、陣列光電探測器、L型光學(xué)導(dǎo)軌、透明樣品板或流動樣品池等構(gòu)成，采用了焦距和孔徑都減小了的付立葉變換透鏡，由傳統(tǒng)的平行光路改變?yōu)榘l(fā)散和匯聚光路；透明樣品板或流動樣品池置于付立葉透鏡與光電探測器之間，并能根據(jù)需要調(diào)節(jié)其位置。該儀器測量范圍可調(diào)，不需要更換付立葉透鏡；體積小，重量輕，便于攜帶，粒度分級數(shù)增加，提高了分辨率。
文檔編號G01N15/02GK2195091SQ9422554
公開日1995年4月19日 申請日期1994年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月11日
發(fā)明者任仲京 申請人:山東建筑材料工業(yè)學(xué)院