CN112326517A - 一种扫描调制式激光颗粒度测量装置 - Google Patents

一种扫描调制式激光颗粒度测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112326517A
CN112326517A CN202011235629.6A CN202011235629A CN112326517A CN 112326517 A CN112326517 A CN 112326517A CN 202011235629 A CN202011235629 A CN 202011235629A CN 112326517 A CN112326517 A CN 112326517A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light intensity
laser
scanning
modulation
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011235629.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李华丰
薛景锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Original Assignee
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC filed Critical Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority to CN202011235629.6A priority Critical patent/CN112326517A/zh
Publication of CN112326517A publication Critical patent/CN112326517A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0211Investigating a scatter or diffraction pattern

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,属于材料分析测量领域。本发明主要由光强调制准直激光器、主框架、透明样品池、小孔光电探测器、扫描电机以及配套的驱动、采集、信号处理系统组成。利用机械扫描方案取代传统的分布式多探测器布局方案,实现对粉末颗粒衍射散射光分布规律的探测,具有结构简单、成本低、探测器数量少、角度分辨力高、信号处理过程简单的优点。利用交流调制的激光光源取代传统的光强稳定光源,实现交流光电接收、窄带交流放大,有效抑制阳光、照明光等环境光对测量系统的干扰,从而取消体积庞大的暗室和避光结构,不仅能够缩小测量系统体积,提高便携性,也利于实现工业现场应用和生产中的在线测量应用。

Description

一种扫描调制式激光颗粒度测量装置
技术领域
本发明涉及一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,属于材料分析测量领域。
背景技术
激光颗粒度测量仪是分析粉末颗粒度及其分布的重要技术手段,其测量精度高、适应范围广,在粉末材料分析及生产领域广泛应用。
激光颗粒度测量仪依据粉末散射体对激光的衍射散射现象工作。散射体中颗粒对光的衍射散射规律可用Fraunhoffer衍射理论和Mie理论解释。其核心是测量粉末散射体对入射光的衍射散射光的分布数据,据此计算粉末颗粒度及其分布规律。因此如何精确获取衍射散射光的分布数据,是激光颗粒度测量仪的核心问题。
传统的激光颗粒度测量仪衍射散射光接收方案如图1所示。光强稳定激光器发出的平行光束照射到样品池中的粉末样品而发生衍射散射,其衍射散射光接收系统由分散在不同散射角上的主探测器、大角度探测器、广角探测器、反向散射探测器组成;其中的主探测器由多个同心圆环形探测器组合拼装而成,部分产品同心圆环接收器数量多达32个,激光颗粒度测量仪的测量分辨力受环形探测器数量和拼装精度限制。该衍射散射光接收方案所需光电接收器众多、测量的角度分辨力低、结构复杂、信号放大系统复杂、安装调整困难,在成本和可靠性方面存在不足。
传统的激光颗粒度测量仪的激光光源光强稳定,其光电探测器获得的是直流信号,直流信号易受阳光、照明光等环境光干扰的影响,因此需设置专门的暗室或避光结构,体积庞大,在成本和使用便利性方面存在不足。
总之,传统激光颗粒度测量仪存在接收方案复杂、抗干扰能力低的弱点,本发明就是针对上述不足进行针对性改进。
发明内容
未解决传统激光颗粒度测量仪存在接收方案复杂、抗干扰能力低的弱点,本发明公开的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置要解决的技术问题是:降低激光颗粒度测量装置结构复杂度,提高激光颗粒度测量装置抗干扰能力,还具有结构简单、探测器数量少、角度分辨力高、信号处理过程简单的优点。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,主要由光强调制准直激光器、主框架、透明样品池、小孔光电探测器、扫描电机以及配套的驱动、采集、信号处理系统组成。
光强调制准直激光器和透明样品池与主框架固连;光强调制准直激光器的输出光垂直照射到透明样品池的工作区域;光强调制准直激光器发出的调制激光照射到透明样品池中的粉末样品上,发生衍射散射,所述衍射散射光被小孔光电探测器接收,用于分析粉末样品的颗粒度。
作为优选,光强调制准直激光器发出光强调制的调制准直激光束,作为测量装置的光强交变光源。小孔光电探测器接收到的衍射散射光强信号为交流信号,由窄带交流放大电路放大和检测,能够抑制环境杂散光扰动,具有较高的抗干扰能力。
作为优选,小孔光电探测器的接收孔大小决定光强分布数据测量的角度分辨力,通过改变该小孔大小实现信号强度和测量分辨力的优化。
作为优选,小孔光电探测器在扫描电机的驱动下,绕入射激光束与粉末样品的交点旋转,该过程中连续采集衍射散射光强数据,从而得到该平面上的衍射散射光强随角度变化的分布规律,由此计算粉末样品的颗粒度数据。
作为优选,光强调制准直激光器的激光光束处于小孔光电探测器的扫描平面内,且扫描轴心位于激光束与粉末样品的交点处。
有益效果:
1、本发明公开的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,利用机械扫描方案取代传统的分布式多探测器布局方案,实现对粉末颗粒衍射散射光分布规律的探测,具有结构简单、探测器数量少、角度分辨力高、信号处理过程简单的优点,能够显著降低激光颗粒度测量装置的成本并提高测量系统的稳定性和可靠性。
2、本发明公开的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,利用交流调制的激光光源取代传统的光强稳定光源,使光强信号接收与处理系统可以实现交流光电接收、窄带交流放大,有效抑制阳光、照明光等环境光对测量系统的干扰,从而取消体积庞大的暗室和避光结构,不仅能够缩小测量系统体积,提高便携性,也利于实现工业现场应用和生产中的在线测量应用。
附图说明
图1是传统激光颗粒度测量装置组成结构示意图。其中6为光强稳定激光器、7为样品池、8为粉末样品、9为大角度探测器、10为主探测器、11为广角探测器、12为反向散射探测器。
图2是一种扫描调制式激光颗粒度测量装置结构示意图。其中1为光强调制准直激光器、 2为主框架、3为透明样品池、4为小孔光电探测器、5为扫描电机。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点,下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1:
如图2所示,本实施例公开的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,由光强调制准直激光器1、主框架2、透明样品池3、小孔光电探测器4、扫描电机5以及配套的驱动、采集、信号处理系统组成,
光强调制准直激光器1采用半导体准直激光器,波长650nm、输出功率3mW,进行39kHz 的光强调制;透明样品池3为石英玻璃薄壁皿,内部空间厚度0.5mm;小孔光电探测器4采用滨松光子的端窗光电倍增管R1166,小孔直径1mm;小孔光电探测器4其输出交流信号由 36kHz-42kHz窄带交流放大器放大,并由数据采集卡采集到计算机进行处理;扫描电机5采用四通公司的57式步进电机;在扫描电机5带动下,小孔光电探测器4小孔的扫描半径为300mm。
测量过程中,小孔光电探测器4获得了粉末颗粒衍射散射光在-170°~170°范围内的光强分布信号,角度分辨力0.2°,在计算机软件协助下,获得被测粉末样品的颗粒度及其分布数据,用于分析粉末样品的颗粒度。
上述内容仅为本发明的具体方案的例举,对于其中未详尽描述的设备和结构,应当理解为采取本领域已有的通用设备及方法予以实施。
以上所述的具体描述,对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,其特征在于:主要由光强调制准直激光器(1)、主框架(2)、透明样品池(3)、小孔光电探测器(4)、扫描电机(5)以及配套的驱动、采集、信号处理系统组成;
光强调制准直激光器(1)和透明样品池(3)与主框架(2)固连;光强调制准直激光器(1)的输出光垂直照射到透明样品池(3)的工作区域;光强调制准直激光器(1)发出的调制激光照射到透明样品池(3)中的粉末样品上,发生衍射散射,所述衍射散射光被小孔光电探测器(4)接收,用于分析粉末样品的颗粒度。
2.如权利要求1所述的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,其特征在于:光强调制准直激光器(1)发出光强调制的调制准直激光束,作为测量装置的光强交变光源;小孔光电探测器(4)接收到的衍射散射光强信号为交流信号,由窄带交流放大电路放大和检测。
3.如权利要求1所述的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,其特征在于:小孔光电探测器(4)的接收孔大小决定光强分布数据测量的角度分辨力,通过改变该小孔大小实现信号强度和测量分辨力的优化。
4.如权利要求1所述的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,其特征在于:小孔光电探测器(4)在扫描电机(5)的驱动下,绕入射激光束与粉末样品的交点旋转,该过程中连续采集衍射散射光强数据,从而得到该平面上的衍射散射光强随角度变化的分布规律,由此获得粉末样品的颗粒度数据。
5.如权利要求1或2所述的一种扫描调制式激光颗粒度测量装置,其特征在于:光强调制准直激光器(1)的激光光束处于小孔光电探测器(4)的扫描平面内,且扫描轴心位于激光束与粉末样品的交点处。
CN202011235629.6A 2020-11-06 2020-11-06 一种扫描调制式激光颗粒度测量装置 Pending CN112326517A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011235629.6A CN112326517A (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种扫描调制式激光颗粒度测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011235629.6A CN112326517A (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种扫描调制式激光颗粒度测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112326517A true CN112326517A (zh) 2021-02-05

Family

ID=74316587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011235629.6A Pending CN112326517A (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种扫描调制式激光颗粒度测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112326517A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114659948A (zh) * 2022-03-17 2022-06-24 江苏安环职业健康技术服务有限公司 一种作业场所金属粉尘检测系统
JP7398557B2 (ja) 2020-11-24 2023-12-14 コリア リサーチ インスティチュート オブ スタンダーズ アンド サイエンス レーザーパワースキャニングを用いた高精度光学式の粒子測定装置及び粒子測定方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6252658B1 (en) * 1998-10-16 2001-06-26 Horiba, Ltd. Particle size distribution measuring apparatus
CN1502981A (zh) * 2002-11-20 2004-06-09 上海理工大学 基于动态光散射信号分形的颗粒测量方法及装置
CN201359597Y (zh) * 2009-02-26 2009-12-09 复旦大学 污染物大气分布廓线测量仪
CN105973772A (zh) * 2016-07-01 2016-09-28 丹东百特仪器有限公司 一种动态、静态光散射结合的激光粒度仪
CN208155792U (zh) * 2018-05-07 2018-11-27 济南一七光电科技有限公司 一种粉末材料检测装置
CN110940860A (zh) * 2019-12-25 2020-03-31 电子科技大学 一种非接触式测量硅晶圆电阻率的光学方法
CN211452237U (zh) * 2019-11-22 2020-09-08 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 工件曲翘变形检测装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6252658B1 (en) * 1998-10-16 2001-06-26 Horiba, Ltd. Particle size distribution measuring apparatus
CN1502981A (zh) * 2002-11-20 2004-06-09 上海理工大学 基于动态光散射信号分形的颗粒测量方法及装置
CN201359597Y (zh) * 2009-02-26 2009-12-09 复旦大学 污染物大气分布廓线测量仪
CN105973772A (zh) * 2016-07-01 2016-09-28 丹东百特仪器有限公司 一种动态、静态光散射结合的激光粒度仪
CN208155792U (zh) * 2018-05-07 2018-11-27 济南一七光电科技有限公司 一种粉末材料检测装置
CN211452237U (zh) * 2019-11-22 2020-09-08 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 工件曲翘变形检测装置
CN110940860A (zh) * 2019-12-25 2020-03-31 电子科技大学 一种非接触式测量硅晶圆电阻率的光学方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7398557B2 (ja) 2020-11-24 2023-12-14 コリア リサーチ インスティチュート オブ スタンダーズ アンド サイエンス レーザーパワースキャニングを用いた高精度光学式の粒子測定装置及び粒子測定方法
CN114659948A (zh) * 2022-03-17 2022-06-24 江苏安环职业健康技术服务有限公司 一种作业场所金属粉尘检测系统
CN114659948B (zh) * 2022-03-17 2023-10-13 江苏安环职业健康技术服务有限公司 一种作业场所金属粉尘检测系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104122180B (zh) 一种测量颗粒物质量浓度的方法
CN108956402B (zh) 一种具有复合多光敏区结构的高灵敏度粉尘浓度检测方法
CN200989888Y (zh) 使用毛细管透镜的x射线荧光分析仪
CN105911562B (zh) 一种用于环境监测的三维扫描式多参量激光雷达系统
CN112326517A (zh) 一种扫描调制式激光颗粒度测量装置
CN204556499U (zh) 调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统
CN101699265A (zh) 动态偏振光散射颗粒测量装置及测量方法
CN102288523A (zh) 基于线阵ccd的颗粒粒径分布测量装置
CN107607449A (zh) 一种检测颗粒物质量浓度的装置及方法
CN101122555A (zh) 基于后向光子相关光谱的高浓度超细颗粒测量装置及方法
CN112903547B (zh) 基于双光源的高浓度云雾颗粒浓度测量装置
EP2843394A1 (en) Turbidity measuring sensor and method
CN104122231B (zh) 一种在线式自校准水质浊度检测系统
CN106680186B (zh) 一种流式细胞仪多类型散射光探测系统
CN202794037U (zh) 一种用于原子荧光光度计扣除光源波动的装置
CN102507500B (zh) 激光环境散射率测量装置
CN114088622A (zh) 一种近紫外激光诱导叶绿素荧光的水体藻类浓度检测装置及方法
CN209961651U (zh) 一种多角度颗粒物检测光度计
CN110006849B (zh) 一种获取气溶胶消光系数的方法和装置
CN202837182U (zh) 一种原子荧光光度计光学系统
CN104833657A (zh) 具有侧向补偿的激光无线测沙仪
CN201028995Y (zh) 多光束悬浮物浓度测量装置
CN2819244Y (zh) 激光诱导水体荧光污染监测仪的分光系统
CN204228575U (zh) Pm2.5气溶胶在线监测装置
CN208420636U (zh) 一种led光源颗粒物计数传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210205

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication