专利名称：激光粒径测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种测量细微颗粒直径的测量仪器。
长期以来，对于细微颗粒的测量比较普通使用的方法为机械法，电学法、光学法，这些测量的方法都存在着测量范围较窄，速度慢，取样麻烦的缺点。
本实用新型的目的是研制一种激光衍射式粒径测量仪，可以快速、准确，方便地测出各种颗粒大小。这种测量仪可用于电站锅炉，环保系统的测量。
本实用新型的技术方案是激光粒径测量仪由激光发射系统箱体1、He－Ne激光器2、二维调节支架3、激光电源4、扩束器5、仪器底座6、富里埃接收透镜7、透镜座8、接收系统箱体9、支架10、多环光电探测器11、16通道放大器12、A／D转换器13、微处理机14组成。He－Ne激光器2、激光电源4、扩束器5置于激光发射系统箱体1内，其中He－Ne激光器2固定在二维调节支架3上，富里埃变换透镜7放在透镜座8内，多环光电探测器11装在支架10上，支架10与透镜座8通过螺纹连接，它们一起置于信号接收系统箱体9内。
本实用新型实施例结合附图加以描述。
图1激光粒径测量仪结构示意图图2激光扩束器5结构示意图图3多环光电探测器11示意图图4，16通道放大器12及A／D转换器13的示意图图5测量原理图如图1所示，激光粒径测量仪是由激光发射系统箱体1，He－Ne激光器2，二维调节支架3、激光电源4、扩束器5、仪器底座6、富里埃接收透镜7、透镜座8、接收系统箱体9、多环光电探测器11、16通道放大器12、A／D转换器13、微处理机14组成。He－Ne激光器2，激光电源4，扩大器5置于激光发射系统箱体内，其中He－Ne激光器2固定在二维调节支架3上，便于激光束中心上下左右调节，富里埃变换透镜7放在透镜座8内，多环光电探测器11装在支架10上，支架10与透镜座8通过螺纹连接，它们一起置于信号接收系统箱体9内。其中多环光电探测器11相对于富里埃接收透镜的轴向位置可通过支架10调整，一旦调好，用止头螺钉锁紧，激光发射系统与信号接收系统各自独立成一体，通常被安装在仪器底座6上，便于对中调整。当用于动态测试时，可将激光发射系统，信号接收系统分别安装在被测流场两侧支架上。
由图2所示，扩束器5由压紧圈17，透镜调节器18，压圈19，聚光镜20，准直镜座21，准直镜22，压圈23，压紧圈24，小孔光栏25组成，压紧圈17与透镜调节器18螺纹相连，透镜调节器18与直准镜座21通过细牙螺纹连接，压紧圈17压紧压圈19直至顶住聚光镜20，压紧圈24压紧压圈23直至顶住准直镜22，He－Ne激光器2发生的光入射到扩束器5的会聚透镜20上，准直透镜22的焦点与会聚透镜20的焦点重合，激光通过透镜20聚焦后再经透镜22出射为一束22mm的平行光。透镜的焦距分别为f1＝5mm，f2＝76mm，在扩束器5的出射口放置一个φ10mm的小孔光栏25，使出射光为一束光强均匀的平行光。
由图3所示，多环光电探测器11呈半环形，可有30－35个半环组成，以中心孔为中心，第一个外径为0.15～0.20mm，随着半园环的扩大，环间的间距以10～13％的递增逐渐增加，多环光电探测器用硅单晶制成。多环光电探测器环与环之间互相隔离，其作用是将落在各环上的衍射光能量转换为电信号，在光的照射下回路中便会产生电流Is，该电流大小正比于落在相应光环上的光能量，一旦多环光电探测器11结构定下来，被测颗粒直径范围取决于富里埃接收透镜7的焦距，其关系为D＝1.375λf／πs式中D为被测颗粒直径，λ是激光波长，f是富里埃接收透镜焦距，s为环半径。
图4为16通道放大器12及A／D转换13的示意图，它由8个LM747电流放大器，8个CM324电压放大器，4个CD4051，74LS273，LS138电压巡回测测仪及A／D转换器组成。其工作原理如下由多环光电探测器采集的引路光电流分别送入31个放大器，每个放大器有两级，LM747是电流放大器，它的放大倍数由可调电阻决定，第二级是电压放大器，采用CM324，它有两个作用，电压放大和相位倒置作用，经过放大后的光电源就转变成31组电压值，分别进入4个CD4051和74LS273，LS138所组成的电压巡回检测仪，由于采用一系列的滤波电路，能有效地抗外界干扰，再由AD0804进行模数转换输入到微处理机14的数据总线。
图5是激光粒径测量仪的测量原理图。由激光器发出的光束经扩束器5后得到有一定宽度的平行光，设光束穿过测量区16的颗粒群使光束产生衍射，在位于富里埃接收透镜7的后焦面上的多环光电探测器11产生衍射图形，该多环探测器上每个环的输出信号正比于照射在该环内的全部光能量，电信号经16通道放大器12和A／D转换器13的放大模数转换后由微处理机14处理，按预先编好的程序进行计算，最后将被测颗粒群的平均直径及尺寸分布等参数显示或打印出来。
本实用新型的优点是结构简单，成本低，操作方便，并能快速准确地得到测量结果。
权利要求1.一种激光粒征测量仪，其特征在于它由激光发射系统箱体1、He-Ne激光器2、二维调节支架3、激光电源4、扩束器5、仪器底座6、富里埃接收透镜7、透镜座8、接收系统箱体9、支架10、多环光电探测器11、16通道放大器12、A/D转换器13、微处理机14组成，He-Ne激光器2、激光电源4、扩束器5置于激光发射系统箱体1内，其中Ne-Ne激光器2固定在二维调节支架3上，富里埃变换透镜7放在透镜座8内，多环光电探测器11装在支架10上，支架10与透镜座8通过螺纹连接，它们一起置于信号接收系统箱体9内。
2.根据权利要求1所述的激光粒径测量仪，甚特征在于扩束器5是由压紧圈17，透镜调节器18、压圈19、聚光镜20、准直镜座21、准直镜22、压圈23、压紧圈24，小孔光栏25组成，压紧圈17与透镜调节器18螺纹相连，透镜调节器18与直准镜座21通过细牙螺纹联接，压紧圈17压紧压圈19直至顶住聚光镜20，压紧圈24压紧压圈23直至顶住准直镜22。
3.根据权利要求1所述的激光粒径测量仪，其特征在于多环光电探测器11呈半环形，可有30～35个半环组成，以中心孔为中心，第一个外径为0.15～0.20mm，随着半园环的扩大，环间的间距以10～13％的递增逐渐增加，多环光电探测器用硅单晶制成。
4.根据权利要求1所述的激光粒径测量仪，其特征在于16通道12由8个LM747电流放大器，8个LM324电压放大器，4个CD405174LS273、LS138电压巡回检测仪组成。
专利摘要一种激光粒径测量仪，由激光发射系统箱体1、He-Ne激光器2、二维调节支架3、激光电源4、扩束器5、仪器底座6、富里埃接收透镜7、透镜座8等组成，可用于工业锅炉、电站锅炉和环保系统的测量，这种测量仪的优点是结构简单，成本低，操作方便，可测细微颗粒最小直径为5微米，并能快速准确地得到测量结果。
文档编号G01B11/08GK2064498SQ89215818
公开日1990年10月24日 申请日期1989年8月24日 优先权日1989年8月24日
发明者潘振中, 王秀华 申请人:机械电子工业部上海发电设备成套设计研究所