[發明專利]光學粒子計數器的傳感器

無效

• 申請號: 201210004098.9
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102564928A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 戴兵;袁銀男;戴未然
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種光學傳感器。

背景技術

光學粒子計數器被廣泛地應用于工礦企業、大氣環境、醫學與科研領域。該類測量儀器的核心部分是光學傳感器，其基本原理是接受粒子的散射光信號，并將其轉換成電信號，然后按大小分級進行計數。目前已有儀器的光學傳感器的散射光接受技術主要有?：前向接受系統（最大采樣角范圍：o?±2.5o~±25），如庫爾特儀、ROYCO粒子計數器；側向接受系統（最大采樣角范圍：o?75o~115），如ROYCO粒子計數器、半旋轉橢圓或二次曲面集光鏡（最大采樣角范圍：?o,?2.5o~175或o?±15o~±105），如Climet、國產激光粒子計數器。上述已有儀器主要存在兩個方面的問題：一是在接受角范圍方面存在一定的局限性。由于實際粒子的非球形性及空間取向的不定性，在某一角度或小的立體角范圍接受的光信號幅度將存在很大的不定性，因而對粒子大小的測量產生影響，大立體角范圍的散射光接受可以大大弱化這兩種效應；對亞微米特別是微米以上級粒子，前向散射占據了大部分的能量，因此，采用前向接受可以得到粒子的主要信息。上述儀器有的在這兩方面均存在缺陷，有的在其中之一方面存在缺陷。二是光敏區的光束均勻性較差。如果光敏區的光束均勻性不佳，同一粒子在光敏區不同位置產生的光信號幅度將有較大差別，這將影響儀器對粒子大小的甑別，上述儀器有的盡管也采取了一些措施，但光敏區照射光的均勻性依然較差。綜上所述，已有的儀器精度有限，特別是儀器的重復性不高。

本發明的目的在于提供一種結構合理，工作效果好，且造價不高的光學粒子計數器的傳感器。

本發明的技術解決方案是：

一種光學粒子計數器的傳感器，其特征是：包括旋轉對稱橢腔鏡，橢腔鏡由金屬制成、且內表面經拋光處理并鍍有反射膜，在橢腔鏡的外框上固裝激光器，激光器射出的光束經第一聚焦透鏡后匯聚于一光纖的入射端面，該光纖呈梯度折射率分布，沿圓周環繞在橢腔鏡的外框上，該光纖的輸出端發出的光束經準直透鏡后形成平行光束，在準直透鏡后設置使該平行光束沿與橢腔鏡長軸成小角方向入射到光敏區的反射鏡，且反射鏡后設置使入射光束截面呈扁平形狀的矩形光闌，入射光束與樣氣流匯于光敏區，即橢腔鏡的一焦點處，原方向入射光束射入光陷阱；所述光陷阱由金屬制成，且內壁涂有吸光材料，并固定在橢腔鏡的外框體內；樣氣的進、出氣通道與橢腔鏡長軸垂直，在樣氣進氣通道外套裝稀釋純凈氣通道，且稀釋純凈氣通道出口比樣氣進氣通道出口更靠近光敏區；在橢腔鏡的另一焦點后設置接收粒子的散射光信號的探測器，且在該焦點處設置一防止雜散光進入探測器的光闌，探測器接收的信號輸出后被放大、處理。

樣氣的進、出氣通道的直徑為2.0?mm。

探測器為微光電倍增管，激光器為功率50~100?mW的半導體激光器。

所述光纖采用沿圓周繞行2周的梯度折射率分布的光能傳輸光纖。光纖長度為1.8?m，光纖直徑1?mm，光纖兩端面作拋光處理，其環繞半徑為0.12?m。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：1、不同與已有的前向透鏡接受系統，采用橢腔鏡接受，大大擴展了散射光接受的立體角，最大限度地減小了粒子形狀及空間取向對粒子粒度測量的影響。也不同與已有的側向橢腔鏡或二次曲面集光鏡接受系統，采用從前向開始的散射接受設計，保證了粒子散射光的主要信息的接受，提高了測量精度。2、采用了巧妙且合理布局的光纖均勻化光束設計，大大提高了激光束的光束均勻性，同時構成簡潔、成本低廉、方便實用、不受運輸的影響。3、采用了純凈氣稀釋法，減少了粒子在光敏區重疊的可能性，提高了粒子計數及大小的測量準確性，同時也減少了腔內的殘留與污染。4、橢腔鏡內除了進出氣通道，別無他物，最大限度地減少了雜散光的產生，提高了儀器的信噪比。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。

圖2是圖1中光纖均勻化光束的具體布置示意圖。

具體實施方式