[發明專利]動態光散射可變角度光纖探頭檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201410561692.7
• 申請日: 2014-10-18
• 公開（公告）號: CN104237086B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 劉偉;馬立修;陳文鋼;楊林
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所37223
• 代理人: 張雯

技術領域

動態光散射可變角度光纖探頭檢測裝置及檢測方法，屬于動態光散射納米顆粒檢測裝置領域。

背景技術

亞微米與納米顆粒的粒度及分布是表征其性能的主要參數，而動態光散射技術是進行亞微米及納米顆粒粒度測量的有效方法。在動態光散射顆粒測量技術中，廣泛采用的是光子相關光譜法，該方法在某一固定的空間位置，使用光電探測器接收散射光。由于散射光極其微弱，光電探測器只能接收到離散的光子脈沖，同時在輸出端輸出相應的電脈沖，并將脈沖信號送入光子相關器，光子相關器對脈沖信號做自相關運算后，將得到的自相關函數數據送入計算機進行處理，來獲取顆粒的平均粒徑及其粒度分布。光子相關光譜技術由于具有測量速度快、重復性好、對樣品無損傷等優點而被廣泛采用，成為納米顆粒表征的標準手段，目前該技術已經深入到了物理、化學、醫學和生物學等各個領域。

但傳統的動態光散射裝置光路復雜，導致整個測量裝置體積較大，且由于散射光在空氣中傳輸，容易受灰塵、外界光線以及振動的干擾，導致系統的信噪比較低，光子相關器輸出的相關函數品質下降，從而得不到可信的測量結果，致使傳統的動態光散射裝置僅適用于實驗室，不能用于工業在線測量。并且，現有的動態光散射裝置的光路，探頭位置固定，不能根據需要進行調節，在檢測試驗過程中帶來許多不便。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種體積小、系統信噪比高、適用于工業在線測量，且探頭角度可調的動態光散射可變角度光纖探頭檢測裝置及檢測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該動態光散射可變角度光纖探頭檢測裝置，包括光纖探頭和樣品池，光纖探頭一端與樣品池連接，且在連接處設有連通孔，其特征在于：所述的光纖探頭包括外殼體、光纖、透鏡和角度調整機構，外殼體內并排安裝發射透鏡和接收透鏡，發射透鏡和接收透鏡一端對應連接發射光纖和接收光纖，發射透鏡和接收透鏡之間設有調整兩透鏡之間夾角的角度調整機構，角度調整機構固定端固定連接外殼體。

光纖和透鏡形成的光路傳播路徑都密閉地安裝在外殼體內，簡化了動態光散射裝置的光路結構，同時又避免了散射光在空氣中傳輸，容易受灰塵、外界光線以及振動的干擾，導致系統的信噪比較低的問題；且在透鏡之間增設角度調整機構，通過角度調整機構對發射光路和接收光路之間的夾角進行調整，以最優散射角接收散射光，提高了檢測數據的準確性。

優選的，所述的發射透鏡和接收透鏡為自聚焦透鏡，發射透鏡和接收透鏡的一端分別通過轉動軸承安裝在外殼體內一側，發射透鏡和接收透鏡平行安裝。

進一步的，所述的角度調整機構為轉輪機構，包括調節轉輪、轉軸和拉簧，轉軸兩端固定在外殼體上，在轉軸中部固定套裝調節轉輪，調節轉輪邊緣穿插在發射透鏡和接收透鏡之間的空間內，并在發射透鏡和接收透鏡中部之間固定連接拉簧。

優選的，所述的調節轉輪為邊緣設有凸邊、中部為薄片的圓盤，調節轉輪邊緣的凸邊頂部呈斜面設置，形成連續的弧形凸邊，且凸邊邊緣的縱截面呈側立的梯形截面設計。

凸邊邊緣的縱截面呈側立的梯形截面設計，是為了防止在轉動過程中與透鏡發生摩擦，凸邊沿中部薄片形輪輻左右對稱，凸邊總寬度是漸變的，沿調節轉輪邊緣，寬度由小到大的變化，寬度最大的位置轉動到兩個透鏡之間時，透鏡末端被分開的距離越大，寬度最小的位置轉動到兩個透鏡之間時，透鏡末端分開的距離是最小，由于透鏡前端通過軸承固定，只能轉動不能移動，因此，兩個透鏡就指向不同的角度，從而實現角度的調整，刻度標注在邊緣的頂端，最大角度標注值對應著最寬位置，并且處在兩個透鏡之間位置。

優選的，所述的調節轉輪的外邊緣設有刻度線。

優選的，所述的外殼體內設有安裝支架，光纖、透鏡和角度調整機構通過安裝支架安裝在外殼體內，在外殼體與安裝支架之間設有隔離樣品池和光纖探頭的工字型結構設置的隔膜。

一種利用上述的動態光散射可變角度光纖探頭檢測裝置的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、發射光纖穿出外殼體通過光纖耦合器連接激光器，接收光纖連接光電倍增管，光電倍增管的信號輸出給光子相關器，光子相關器連接計算機；

b、發射光纖和接收光纖的尾端連接透鏡，透鏡均靠近樣品池的容器壁上，通過角度調整機構調整發射透鏡和接收透鏡之間的夾角；

c、由激光器提供垂直偏振光進入發射光纖，激光通過發射光纖到達發射透鏡，激光再經過發射透鏡準直后射入被測介質，散射介質形成的散射光通過接收透鏡進入接收光纖中，進而通過接收光纖進入光電倍增管，光電倍增管輸出電脈沖送入光子相關器；