[發(fā)明專利]消除接收面中央亮斑的激光粒度儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210218966.3
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102735596A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏永杰
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測試儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能夠消除入射光影響的激光粒度測試方法，用于消除入射光在接收面上的中央亮斑對散射光造成的影響。

背景技術(shù)

目前，激光粒度儀已成為廣泛應(yīng)用的顆粒粒度測量儀器，它是根據(jù)光的散射原理工作的。為了獲得顆粒的散射信號，一般采用單波長的激光束照射顆粒樣品，在接收透鏡的焦平面(或等效焦平面)接收信號。入射光會聚在接收透鏡的后焦點(或等效后焦點)。在實際系統(tǒng)中，經(jīng)透鏡會聚在后焦點(或等效后焦點)上的入射光不是一個理想的點，總是成為一個中央亮斑，該中央亮斑的強度非常大，遠(yuǎn)超過散射光強度，在小散射角度處入射光的影響較大。將無顆粒樣品的信號作為背景，用含顆粒樣品時的信號減去背景，可得到散射信號。存在顆粒時，入射光被顆粒散射而減弱，因此減掉的背景比實際值大。尤其在小散射角度處，得到的散射信號甚至為負(fù)值，修正困難。

另一方面，該中央亮斑強度很大，一般要在光電探測器中間打孔使其透過或采用反射裝置把它反射到其它位置，否則位于后焦點附近的探測單元會達(dá)到信號飽和。因此，激光粒度儀的光電探測器一般根據(jù)儀器參數(shù)定制，工藝復(fù)雜，加工困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種能夠消除接收面中央亮斑影響的激光粒度儀，主要解決以下問題：

1、現(xiàn)有激光粒度儀在接收信號時，同時接收入射光和散射光，入射光在接收面上的中央亮斑對散射光影響大，不容易消除，測量結(jié)果偏差較大；

2、制作專用光電探測器件比較困難。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的能夠消除接收面中央亮斑的激光粒度儀，依次包括激光發(fā)射系統(tǒng)(1)、相位延遲器件(2)、接收透鏡(4)和光電探測器(5)及處理電路，其中相位延遲器件(2)放置于激光發(fā)射系統(tǒng)后，待測顆粒樣品(3)放在相位延遲器件(2)和接收透鏡(4)之間。

所述的相位延遲器件能夠使經(jīng)過它的光線有π的奇數(shù)倍的相位延遲。

激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的光波有50%經(jīng)過相位延遲器件(2)，相位被延遲π的奇數(shù)倍。根據(jù)光波疊加原理，在接收透鏡后焦點(或會聚點)形成暗斑，可以忽略它對散射光的影響。待測樣品顆粒粒徑一般在微米級，激光粒度測試原理針對低濃度顆粒，不同顆粒的散射信號不相關(guān)，在接收平面上是不相干疊加，即光強相加。因此，加入相位延遲器件前后對顆粒散射信號無影響。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：

本發(fā)明提供的可消除接收面中央亮斑的激光粒度儀，相位延遲器件(2)置于激光發(fā)射系統(tǒng)和樣口顆粒(3)之間，覆蓋50%光場范圍，使光波有π的奇數(shù)倍相位延遲。因此入射光在接收焦點上形成中央暗斑，光電探測器接收的只有散射光信號；避免在探測器中央打孔或采用反射裝置，能簡化光電探測器件加工。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的能夠消除接收面中央亮斑的激光粒度儀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1激光發(fā)射系統(tǒng)，2相位延遲器件，3待測顆粒樣品，4接收透鏡，5光電探測器。

具體實施方式

實施例

如圖1所示。該激光粒度儀順次包括激光發(fā)射系統(tǒng)(1)、相位延遲器件(2)、待測顆粒樣品(3)、接收透鏡(4)和光電探測器(5)及處理電路。相位延遲器件(2)放在激光發(fā)射系統(tǒng)后，待測顆粒樣品(3)放在相位延遲器件(2)和接收透鏡(4)之間。

激光發(fā)射系統(tǒng)(1)帶有空間濾波、擴束和準(zhǔn)直裝置，作用是提供準(zhǔn)直光束。測量前要對光路進(jìn)行對中，即入射光斑應(yīng)調(diào)整到與系統(tǒng)光軸重合。

由激光發(fā)射系統(tǒng)(1)發(fā)出的激光經(jīng)擴束準(zhǔn)直后成為平行光，50%的光波經(jīng)過相位延遲器件，使光場的相位延遲π或π的奇數(shù)倍。該光波和另外50%未經(jīng)相位延遲的光波照射在待測顆粒樣品(3)發(fā)生散射。將光電探測器(5)放在接收透鏡(4)的后焦面(或會聚平面)，由光電探測器(5)測量光強分布信號。散射光強分布與粒徑分布唯一對應(yīng)，通過數(shù)據(jù)算法可得粒度分布。

入射光在接收面形成中央暗斑，可以忽略它對散射光的影響。