[發明專利]一種三光束單鏡頭激光粒度儀

無效

• 申請號: 200810011837.0
• 申請日: 2008-06-12
• 公開（公告）號: CN101290281A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 董青云;范繼來;王政
• 申請（專利權）人: 丹東百特科技有限公司
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N21/17
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司
• 代理人: 孫國瑞

技術領域

本發明涉及一種粉體粒度測量的儀器，尤其涉及一種新型的激光粒度測量儀器。

背景技術

激光粒度儀已經成為目前最流行的粉體粒度測量儀器?，F有技術中的激光粒度儀，沿著光路前進的方向，通常依次包括：一激光器，在激光器內包括：激光管，用以發射光源；激光器里還有透鏡，用以聚焦光束；空間濾波器(針孔)，用以過濾激光束的(空間)高頻分量；準直透鏡，此光束經過準直鏡后變成平行光；一個或多個富里葉透鏡，平行光束經過它后變成會聚光；一樣品池，該樣品池通常與循環系統相連形成通路，樣品池是四周密封兩端與管路相連，兩個透光面是玻璃的，粉體樣品(懸浮液)流過樣品池時，激光從一個面透過玻璃照射到被測顆粒上，散射光從另一個面射出；一組由多個環形或扇形測量單元組成的光電探測器。當樣品池內沒有被測顆粒時，入射光全部聚焦到光電探測器的中心；當樣品池內有樣品顆粒時，有顆粒產生的一部分散射光將被聚焦到其他測量單元上；一信號放大和傳輸電路，一數據分析和輸出裝置，通常為計算機，用以分析散射光能分布數據，得出被測樣品的粒度分布結果。

目前市場上的激光粒度儀有單光束單鏡頭粒度儀、單光束多鏡頭粒度儀、多光束多鏡頭粒度儀，上述不同粒度儀在性能、價格方面主要差異是：

單光束單鏡頭結構簡單，價格低，品種很多，應用廣泛，量程較小，是目前國內外經濟型激光粒度儀普遍采用的技術。

單光束多鏡頭結構相對復雜，量程有所擴大，價格較低，品種較多，是在“單光束單鏡頭”的基礎上的改進型。各鏡頭光學特性的差異可能對測量精度帶來影響。

多光束多鏡頭結構復雜，量程寬，價格高，是國外高性能激光粒度儀普遍采用的技術。各鏡頭光學特性的差異可能對測量精度帶來影響。

目前尚未見有多光束單鏡頭粒度儀的報道。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有激光粒度儀的缺陷，提出一種結構簡單，量程寬，成本低、精度高的激光粒度儀。

本發明所采用的主要技術方案是：

本發明一種三光束單鏡頭激光粒度儀，包括激光器、樣品池、光電探測器、控制系統。其特征在于：三個光束分別是由三個半導體激光器發出，前向激光器安裝在樣品池前的水平方向，發出的光束是沿著水平方向照射的平行光束；側向激光器安裝在前向激光器一側，發出的光束是沿著與水平方向光束成一定角度照射的平行光；后向激光器安裝在匯聚鏡頭后側，后向激光器前置有補償透鏡，后向激光器發出的光束是沿著與水平方向光束的逆向成一定角度照射，在樣品池后裝有匯聚鏡頭，在匯聚鏡頭的焦平面上置有光電探測器，光電信號通過與之相連的控制系統輸入到計算機中，在計算機內裝有相應的粒度分析軟件。

匯聚鏡頭。

本匯聚鏡頭由4片3組透鏡構成，每片透鏡均為月牙形，且凹面朝向樣品池一側。其中第一組與第三組為正焦距，第二組膠合透鏡為負焦距，各組透鏡的參數滿足f1＞-f2≥f3、r5≌r3-Δ3_5，式中f1、f2、f3、分別為第一組、第二組及第三組鏡頭的焦距，r3、r5分別為第3面及第5面的曲率半徑，Δ3_5為第3面至第5面的間隔。

本匯聚鏡頭中的第二組膠合面(面4)的高折射率側蒸鍍折射率為1.6～1.8、厚度為λ/4的增透膜。

前向激光器和側向激光器是紅光半導體激光器，激光波長為635nm。后向激光器是藍光激光器，激光波長為405nm。

散射光光電探測器：一種扇形/矩形混合結構，其中中心兩側是90°扇形交叉排列，右邊分別是45°扇形和15°扇形連續排列，左邊是矩形連續排列，中心點上下各有6個30°扇形連續排列的探測器。

補償透鏡：折射率為1.47502～1.67502，色散系數31.6～51.6，兩個面的曲率半徑分別是63.949091和111.660704。

本發明的有益效果是，由于本發明是以一個性能獨特的匯聚鏡頭、三束不同方向的激光、扇形/矩形組合結構的光電探測器、樣品池、控制系統組成。三個從不同方向照射到樣品池上的光束，所產生前向、側向和后向散射光通過匯聚鏡頭匯聚到光電探測器上。匯聚鏡頭不僅能大視場角收集散射光，還在保證中心視場角散射光(軸上)的成像的質量達到衍射極限的同時盡量減少場曲，最大限度的提高大視場角散射光(軸外)的成像的質量，配合大尺寸光電探測器，因此，光路結構簡化，體積減小，成本降低。測試范圍擴大，并且克服由于多鏡頭之間的差異帶來的誤差，測量精度高。

附圖說明

圖1是本發明激光粒度儀的結構示意圖

圖2是圖1中匯聚鏡頭結構示意圖。