[實用新型]一種基于近場散射的顆粒粒度圖像采集裝置

有效

• 申請號: 201520158096.4
• 申請日: 2015-03-18
• 公開（公告）號: CN204514759U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 許傳龍;譚浩;張彪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本實用新型屬于顆粒粒度測量技術領域，具體涉及一種基于近場散射的顆粒粒度圖像的采集裝置。

背景技術

隨著社會文明的進步、科學技術的快速發展，顆粒問題在工業、農業、醫學、科研及環境等領域中越來越受到關注。顆粒粒度及分布是目前顆粒測量的主要內容之一。在測量顆粒粒度的眾多方法中,光散射法以其適用性強、粒度測量范圍寬、測量重復性好、快速實時、自動化和智能化程度高、干擾因素少、在線測量等因而得到充分重視，是目前應用最廣泛和最有發展前景的顆粒測量技術。

常見的光散射測量方法主要有動態光散射法和小角靜態光散射法。動態光散射法是通過在不同方向上建立散射光強度與時間的關聯從而得到待測顆粒粒度及分布，這種方法所需要的物理參數少，但對實驗裝置技術性能要求高，并且價格昂貴。小角靜態光散射法是通過測量遠場的散射光強度從而反演出顆粒粒度及分布，但是這種方法存在一些限制，其中最大的缺點是中心光強的去除需要光路上嚴格對準，而且周圍雜散光的存在需要進行空白測量，使裝置更復雜，測量精度降低，穩定性不高。

發明內容

技術問題：本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術不足，而提出一種近場散射方法獲取顆粒粒度圖像的裝置。

技術方案：一種基于近場散射的顆粒粒度圖像采集裝置，其特征在于：包括激光器、空間濾波器、準直透鏡、透鏡組以及CCD相機，所述空間濾波器位于所述激光器的輸出光路上，所述準直透鏡位于所述空間濾波器的輸出光路上，在所述準直透鏡的后端依次設置所述的透鏡組和CCD相機，所述透鏡組的像平面在所述CCD相機的靶面上。

所述的激光器為連續發光的He-Ne激光器。

有益效果：傳統的小角散射技術在被測對象散射的遠場獲取散射光強度，并且采用光學裝置實現傳感器位置和散射角的一對一映射。然而，近場散射技術在被測對象散射的近場處獲取散射光強度，不需要任何角分辨檢測。采用近場散射最終得到的散射光強度和傳統小角散射的具有一致性，但近場光散射測量裝置簡單緊湊、精度高、易消除雜散光的影響，是小角散射技術的一種很好的替代方法。

與現有技術相比，本實用新型測量裝置結構簡單、克服了光學系統中的雜散光對散射光強的影響，具有測量精度高的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型所述基于近場散射的顆粒粒度圖像采集裝置的結構示意圖；

圖2為散斑圖像的功率譜求解平均值方法示意圖。

其中，激光器1、空間濾波器2、準直透鏡3、透鏡組4、CCD相機5、計算機6。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型。應理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

本實用新型采集裝置的工作原理：激光器發出相干光束，經由空間濾波器，濾除大部分由激光器產生的雜散光，再由準直透鏡，對激光進行準直，準直光束照射待測溶液，因顆粒的存在而發生散射，然后調節測量區域后的透鏡焦距，使得距離測量區域Z處的透射光與散射光的疊加所成的散斑圖像，被CCD相機所記錄。

本實用新型采集裝置采集到的近場散斑圖像經由計算機處理即可得到顆粒粒度分布。

如圖1所示，本實用新型所述基于近場散射的顆粒粒度圖像采集裝置主要包括激光器1、空間濾波器2、準直透鏡3、透鏡組4和CCD相機5。光源可采用連續激光器線光源1(如He-Ne激光器1，波長為632.8nm，光束尺寸D～10mm)。透鏡組2為普通光學鏡頭(如透鏡放大倍數40x，NA～0.65，具體參數可以根據實驗需求進行選擇)。

為了得到顆粒的粒徑及分布，將本實用新型采集到的圖像輸出到計算機6內。在計算機6內的圖像數據處理軟件的控制下，可完成圖像采集、存儲與處理等整體協調。

結合圖1，下面結合長2mm，壁厚1mm的方管內待測溶液顆粒粒度測量，以He-Ne激光器(λ～632.8nm，D～10mm)為光源，放大倍數M＝20的透鏡(NA～0.5)，12位的CCD相機(UI-2230SE，1024×768pixel，pixel?sizeΔl～4.65μm，frame?rate～80fps)，對本實用新型的工作過程及圖像處理流程具體說明：