专利名称：一种单光束双镜头激光粒度仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉体粒度测量的仪器，尤其涉及一种激光粒度测量仪器。
背景技术：
激光粒度仪己经成为目前最流行的粉体粒度测量仪器。在现有的激光粒度仪中，以 单光束激光粒度仪最为普遍。它的基本组成是沿着光路前进的方向，通常依次包括一 激光器组件，在激光器组件内包括激光管，用以发射激光；小的汇聚透镜，用以汇聚激 光管发出的光束；空间滤波器(针孔)，用以过滤激光束的(空间)高频分量；准直透 镜，用以使光束变成平行光。 一样品池，该样品池通常与循环系统相连形成回路，样品 池是四周密封两端与管路相连的，两个透光面是透明玻璃的，粉体样品(悬浮液)流过 样品池时，激光从透光面照射到被测颗粒上就产生散射光，前向散射光从另一个面射出。 一傅立叶透镜，散射光通过它汇聚到焦平面上，主光束通过它会聚到焦点上。 一组被放 置在焦平面上的由多个环形或扇形测量单元组成的光电探测器，其中心点就是傅立叶透 镜的焦点，当样品池内没有被测颗粒时，入射光全部聚焦到光电探测器的中心；AtTS 池内有样品颗粒时，由颗粒产生的散射光将被汇聚到焦平面上的其他光电探测器上。一 信弓放大和传输电路，用以对光电探测器接收的散射信号进行放大和传输。 一数据分析 和输出装置，通常为计算机，用以分析散射光产生的电信号，进而得出被拥样品的粒度 分布结果。
目前市场上的激光粒度仪大都是单光束单镜头和多光束多镜头两类。其中单光束单 镜头激光粒度仪结构简单，价格便宜，但量程较小，适用领域窄；多光束多镜头激光粒 度仪的量程宽，但结构复杂，价格较高。本实用新型是一种集上述两种类型激光粒度仪 的优点于一体的设计，目前尚未见有如本实用新型所述的单光束双镜头激光粒度仪的报 道。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有单光束激光粒度仪量程小和多光束激光粒度仪成 本高的缺陷，提出一种结构简单，量程宽，成本低、精度高的激光粒度仪。本实用新型所采用的主要技术方案是
一种单光束双镜头激光粒度仪，包括样品池、透镜、控制系统、循环分散系统，其 特征在于在壳体内样品池的前面置有前向接收透镜，在样品池后面置有后向接收透镜， 在后向接收透镜的后面水平安装激光器组件，在后向接收透镜后方焦平面上置有后向光 电探测器，在前向接收透镜的前方焦平面上置有前向光电探测器，后向光电探测器和前 向光电探测器的信号传输电缆与计算机相联接。
激光器组件是由635nm3mw半导体激光器和两个焦点重合的透镜和针孔的准直系 统及发散透镜组成。
本实用新型的有益效果是，由于本实用新型是由一个发散的单激光束、两个在光轴 上对称放置的透镜以及在两个透镜焦平面上分别放置的两个光电探测器为核心组成的 一个结构独特的激光粒度仪。这种激光粒度仪前向散射光的接收角度为0.08 47°，可以 测量0.3 2000nm区间的粒度分布;后向散射光的接收角度为133 170n，可以測量0.1 0.3拜区间的粒度分布；将前向小角度探测器上的信号与后向大角度探测器上的信号进 行联合处理，可以得到0.1 0.01jjm区间的粒度分布，因此系统的最大测试范围达到 0.01 2000nrn。同时具有光路结构简单，体积小，成本低，测试范围大，散射信号分辨 的精度高、測试准确等特点。
图1是本实用新型激光粒度仪的结构示意图
图2是本实用新型激光粒度仪的结构和光路示意图
图1中1激光器组件 2后向接收透镜 3样品池 4前向接收透镜 5后 向光电探測器6前向光电探测器7壳体8计算机
图2中Fl发散激光光束F2后向散射光光束F3前向散射光光束具体实施方式
结合附图详细说明本实用新型的结构和光路原理
一种单光束双镜头激光粒度仪，按常规配置控制系统、循环分散系统，在壳体7内 装置结构如图l所示样品池3的后面置有后向接收透镜2,其作用有两个 一是二次 准直，即将发散的激光重新变成平行光，二是接收后向散射光，将后向散射光汇聚到后 向探测器上。在样品池3前面置有前向接收透镜4，前向接收透镜4接收前向散射光， 即将前向散射光汇聚到前向探测器上。激光器组件1水平安装在后向接收透镜2的后面， 激光器组件1是由635nm3mw半导体激光器和两个焦点重合的透镜和针孔的准直系统及一个发散透镜组成。 一个沿着水平方向照射的成一定角度的发散的激光光束Fl，通过 光学变换后得到一束发散的光束。该发散光束的原始发光点(发散光束边缘延长线的交 汇点)与后向接收透镜2的后焦点重合，因此发散的激光束到达后向接收透镜2后正好 变成了平行光。该平行光穿过样品池后通过前向汇聚透镜汇聚到焦点上。当样品池中有 样品颗粒时，光束F1穿过样品池时将有一部分光发生散射，散射角为0°~47°的散射光 由前向接收透镜4汇聚到前向光电探测器6上，散射角为133° 180°度的散射光由后向 接收透镜2汇聚到后向光电探测器5上。在后向接收透镜2后方焦平面上置有后向光电 探测器5，后向光电探测器用于接收0.1 0.3拜颗粒的散射光信号，在前向接收透镜的 前方焦平面上置有前向光电探测器6，前向光电探测器用于接收0.3~2000nm颗粒的散 射光信号，后向光电探測器5和前向光电探测器6的信号传输电缆与计算机8相联接。 前向光电探测器和后向光电探测器将不同角度的散射光信号同时转换成0.01 0.1nm颗 粒的散射光电信号，通过与之相连的信号处理与控制系统将这些信号输入到计算机中， 经过粒度分析软件，根据米氏散射理论对两个探测器上的信号分别处理和联合处理，就 可以得到粒度分布，进行分析就可以得到粒度结果。
参照图2说明样品检测过程把待测样品(悬浮液或乳浊液)输送到样品池3中， 当光束Fl照射到盛有待测样品的样品池3后，将产生与颗粒大小和含量相关的散射光 F2和F3。其中散射光F2是后向散射光，通过后向接收透镜汇聚到后向探测器上，F3 是前向散射光，通过前向接收透镜汇聚到前向光电探測器上。将两个光电探测器各自接 收的散射光信号传输到计算机中，根据米氏散射理论分别对两个探测器上的信号进行分 别处理和联合处理,就可以得到粒度分布。由于本系统接收的最小角度的散射光为0.08 度，最大角度的散射光为170° ,并引入前向小角度散射光信号和后向大角度散射光信 号的联合处理技术，使本系统的理论测量范围达到0.01 2000fim 。
权利要求1、一种单光束双镜头激光粒度仪，包括样品池、透镜、控制系统、循环分散系统，其特征在于在壳体内样品池的前面置有前向接收透镜，在样品池后面置有后向接收透镜，在后向接收透镜的后面水平安装激光器组件，在后向接收透镜后方焦平面上置有后向光电探测器，在前向接收透镜的前方焦平面上置有前向光电探测器，后向光电探测器和前向光电探测器的信号传输电缆与计算机相联接。
2、 根据权利要求1所述的一种单光束双镜头激光粒度仪，其特征在于激光器组件是由635nm3mw半导体激光器和两个焦点重合的透镜和针孔的准直系统及发散透镜组成。
专利摘要本实用新型一种单光束双镜头激光粒度仪，由于采用一个发散的激光束作光源，并且在样品池前后放置两个透镜，其中样品池后面的透镜同时起两个作用，一是将发散的激光束变成平行光(二次准直)，二是接收后向大角度散射光(汇聚)。样品池前面的透镜接收前向散射光。在两个透镜的焦平面上各放置一个光电探测器，用来接收前向和后向散射信号，这样就实现了前向和后向散射光同时接收，对前向和后向散射光进行分别处理，并引入小角度散射光和大角度散射光联合处理技术，使这种激光粒度仪的测试范围达到0.01～2000μm。此发明是通过独特设计的单光束光路达到多光束光路的效果，具有测试范围大，结构简单，体积小，成本低，测量精度高等特点。
文档编号G01N15/02GK201277938SQ20082021850
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者范继来, 董青云 申请人:丹东百特科技有限公司