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激光设备与仪器

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激光粒度测量仪的应用及展望

导读: 近年来国外的激光粒度测量技术发展迅速,其具有的连续自动取样、抗干扰能力、以及实时显示报告等特点,使得其作用越来越突出。

  激光粒度测量仪是近年来兴起的一种新型粒度检测设备,它具有实时检测特性使其拥有广泛的应用范围。本文对激光粒度测量仪的原理做了简要的说明,并展望了其广阔应用前景。

  在工业生产以及科学研究中很多固体原料都以粉体形式存在,或者在液体里以悬浮颗粒形式存在。颗粒粒度分布对这些产品的质量和性能起着至关重要的作用。

  在现代装备制造业,特别是航空、航天、船舶等大型机械设备中,大量使用液压和润滑系统,这些润滑、液压系统中存在的颗粒杂质会引起系统故障;依靠燃油作为动力的系统中,燃油里存在的杂质会影响燃烧状态,从而影响动力系统的运行性能;药物的粒度影响口感、吸收率以及疗效;空气、水中杂质的增多影响环境卫生进而影响人们的健康;等等。因此,相应的颗粒粒度测量变得非常重要。有效测量出颗粒粒度分布,采取措施避免其不良影响,对于相关产业的发展有着至关重要的作用。

  1激光粒度仪原理

  激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。当光束遇到颗粒阻挡时,一部分光将发生散射现象。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角。散射理论和实验结果都告诉我们,散射角的大小与颗粒的大小有关,颗粒越大,产生的散射光的散射角就越小;颗粒越小,产生散射光的散射角就越大。进一步研究表明,散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样,在不同的角度上测量散射光的强度,就可以得到样品的粒度分布了。

  激光粒度仪集成了激光技术、现代光电技术、电子技术、精密机械和计算机技术。

  激光粒度仪的主要光学理论依据是夫琅和费衍射和米氏散射。

  1.1夫琅和费衍射

  光的衍射是光波在传播过程中遇到障碍物后,偏离其原来的传播方向弯入障碍物的几何阴影区内,并在障碍物后的观察屏上呈现光强分布的不均匀现象。光源和观察屏距离衍射物都相当于无限远时的衍射即为夫琅和费衍射,其衍射场可在透镜的后焦面上观察到,其原理图如图1所示。

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