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一種基于mie散射理論的激光粒度儀的制作方法
【專利摘要】一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，包括激光器，激光器的后端按照激光光路的前進(jìn)方向依次設(shè)置有傅里葉變換鏡頭、樣品測試窗口、光電陣列探測器，還包括輔助光電探測器5，所述輔助光電探測器5設(shè)置在所述樣品測試窗口3與所述光電陣列探測器4之間并與激光光路主軸平行。本實(shí)用新型是基于MIE散射理論的激光粒度儀，代替以往的由半導(dǎo)體或氣體激光器、擴(kuò)束鏡、空間濾波器組成光源系統(tǒng)的激光粒度儀，克服了以往光路調(diào)試對擴(kuò)束鏡及空間濾波器性能要求過高但同時(shí)又很難滿足的問題。
【專利說明】一種基于MIE散射理論的激光粒度儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種顆粒粒度測量儀器，具體是一種基于MIE散射理論的激光粒度儀。
【背景技術(shù)】
[0002]基于MIE散射原理的激光粒度儀，其主要結(jié)構(gòu)一般是由普通的激光光源(一般為He-Ne氣體激光器)、擴(kuò)束鏡、空間濾波器、傅里葉變換鏡頭、樣品測試窗口、光電陣列探測器以及輔助光電探測器組成。
[0003]這種結(jié)構(gòu)的光路存在著以下問題:1、主光束質(zhì)量的好壞直接影響儀器最終的測試性能；2、一般情況下激光器的輸出端、擴(kuò)束鏡以及空間濾波器均直接暴露在空氣當(dāng)中，很容易造成各元器件光學(xué)表面沾有灰塵而影響最終主光束的質(zhì)量；3、這種結(jié)構(gòu)的光路調(diào)試對激光光源、擴(kuò)束鏡及空間濾波器的性能均有非常高的技術(shù)要求，激光粒度儀光路調(diào)試?yán)щy。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上問題，本發(fā)明的目的是:提供一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，代替以往的由半導(dǎo)體或氣體激光器、擴(kuò)束鏡、空間濾波器組成光源系統(tǒng)的激光粒度儀，克服了以往光路調(diào)試對擴(kuò)束鏡及空間濾波器性能要求過高但同時(shí)又很難滿足的問題。
[0005]一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，包括激光器，激光器的后端按照激光光路的前進(jìn)方向依次設(shè)置有傅里葉變換鏡頭2、樣品測試窗口 3、光電陣列探測器4，其特征在于，所述激光粒度儀還包括輔助光電探測器5，所述輔助光電探測器5設(shè)置在所述樣品測試窗口 3與所述光電陣列探測器4之間并與激光光路主軸平行。
[0006]進(jìn)一步的，所述輔助光電探測器5包括至少兩個(gè)光電探測單元6，所述光電探測單元6均在與激光光路主軸平行的一直線上。
[0007]進(jìn)一步的，所述光電探測單元6沿光路前進(jìn)方向傾斜，所述光電探測單元6相鄰之間距離沿光路前進(jìn)方向遞減。
[0008]進(jìn)一步的，所述激光器為單模光纖耦合激光器I。
[0009]進(jìn)一步的，所述激光器輸出端部出射的激光束為一發(fā)散光束，該發(fā)散光束經(jīng)過傅里葉變換鏡頭2后進(jìn)行會(huì)聚，會(huì)聚光斑直徑最小位置與光電陣列探測器4位于同一豎直平面內(nèi)，會(huì)聚光斑直徑最小點(diǎn)即為傅里葉變換鏡頭2對激光器端部點(diǎn)光源所成的像點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步的，所述單模光纖耦合激光器I射出的發(fā)散光束的會(huì)聚光斑最小直徑遠(yuǎn)小于光電陣列探測器4的中心孔。
[0011]通過以上技術(shù)方案的實(shí)施，本實(shí)用新型取得的有益效果為:1、顯著降低了激光粒度儀光路調(diào)試的困難程度，省去了對平行激光束擴(kuò)束的操作，自光纖輸出端直接獲取一束發(fā)散角固定的激光，提高了光路的調(diào)試效率；2、顯著提高了主光束的光斑質(zhì)量，光纖耦合激光器光纖輸出端發(fā)散角是固定的且經(jīng)過嚴(yán)格控制，很好的保證了儀器之間的一致性；3、大大縮短了激光粒度儀光路的長度，與現(xiàn)有激光粒度儀相比，在保證樣品測試窗口與光電陣列探測器相等距離情況下，采用單模光纖耦合激光器的激光粒度儀光路總長度是最短的，同時(shí)也節(jié)約了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施做出詳細(xì)的說明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明包括單模光纖耦合激光器1、傅里葉變換鏡頭2、樣品測試窗口 3、光電陣列探測器4、輔助光電探測器
5。單模光纖耦合激光器I后端按照激光光路的前進(jìn)方向依次設(shè)置有傅里葉變換鏡頭2、樣品測試窗口 3、光電陣列探測器4，輔助光電探測器5設(shè)置在所述樣品測試窗口 3與所述光電陣列探測器4之間并與激光光路主軸平行。輔助光電探測器5起著彌補(bǔ)光電陣列探測器4無法探測到其最大探測角度以外的大角度散射信號作用，輔助光電探測器5包括多個(gè)光電探測單元6，光電探測單元6均在與激光光路主軸平行的一直線上，光電探測單元6相鄰之間距離沿光路前進(jìn)方向遞減。單模光纖耦合激光器I作為主光源，自光纖輸出端部射出的激光束為一發(fā)散光束，發(fā)散的光束經(jīng)過傅里葉變換鏡頭2后進(jìn)行會(huì)聚，會(huì)聚光斑直徑最小位置與光電陣列探測器4位于同一豎直平面內(nèi)，會(huì)聚光斑最小點(diǎn)即為傅里葉變換鏡頭2對光纖耦合激光器I端部點(diǎn)光源所成的像點(diǎn)，樣品測試窗口 3與光電陣列探測器4之間的距離決定激光粒度儀的測試量程范圍，輔助光電探測器5主要用來彌補(bǔ)光電陣列探測器4最大探測角度以外無法探測到的大角度散射信號，光電測試單元6的位置與數(shù)量由激光粒度儀的量程下限及樣品測試窗口 3與光電陣列探測器4之間的距離有關(guān)，不同的量程下限所需的光電測試單元6的個(gè)數(shù)和探測角度均有差別。
[0015]實(shí)施時(shí)，單模光纖耦合激光器I作為主光源，出射光束為發(fā)散光束，直接經(jīng)傅里葉變換鏡頭2會(huì)聚，會(huì)聚光束完全通過光電陣列探測器4中心孔，在傅里葉變換鏡頭2與光電探測器4之間放置樣品測試窗口 3，來自樣品測試窗口 3的散射光分別被光電陣列探測器4和輔助光電探測器5采集并傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過軟件的反演運(yùn)算即可獲得顆粒的粒度分布。
[0016]本實(shí)用新型光纖耦合激光器I光纖端部點(diǎn)光源與光電陣列探測器4探測面之間的位置關(guān)系滿足傅里葉變換鏡頭2對點(diǎn)光源成像的物像關(guān)系，物像距與樣品測試窗口到光電陣列探測器之間的距離相關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，包括激光器，激光器的后端按照激光光路的前進(jìn)方向依次設(shè)置有傅里葉變換鏡頭(2)、樣品測試窗口(3)、光電陣列探測器(4)，其特征在于，所述激光粒度儀還包括輔助光電探測器(5 )，所述輔助光電探測器(5 )設(shè)置在所述樣品測試窗口(3)與所述光電陣列探測器(4)之間并與激光光路主軸平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，其特征在于，所述輔助光電探測器(5 )包括至少兩個(gè)光電探測單元(6 )，所述光電探測單元(6 )均在與激光光路主軸平行的一直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于MIE散射理論的激光粒度儀,其特征在于，所述光電探測單元(6)沿光路前進(jìn)方向傾斜，所述光電探測單元(6)相鄰之間距離沿光路前進(jìn)方向遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3任意一項(xiàng)所述的一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，其特征在于，所述激光器為單模光纖稱合激光器(I )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3任意一項(xiàng)所述的一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，其特征在于，所述激光器輸出端部出射的激光束為一發(fā)散光束，該發(fā)散光束經(jīng)過傅里葉變換鏡頭(2)后進(jìn)行會(huì)聚，會(huì)聚光斑直徑最小位置與光電陣列探測器(4)位于同一豎直平面內(nèi)，會(huì)聚光斑直徑最小點(diǎn)即為傅里葉變換鏡頭(2)對激光器端部點(diǎn)光源所成的像點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于MIE散射理論的激光粒度儀，其特征在于，所述單模光纖耦合激光器(I)光纖輸出端部出射的激光束為一發(fā)散光束，該發(fā)散光束經(jīng)過傅里葉變換鏡頭(2)后進(jìn)行會(huì)聚，會(huì)聚光斑直徑最小位置與光電陣列探測器(4)位于同一豎直平面內(nèi)，會(huì)聚光斑直徑最小點(diǎn)即為傅里葉變換鏡頭(2)對單模光纖耦合激光器(I)端部點(diǎn)光源所成的像點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于MIE散射理論的激光粒度儀,其特征在于，單模光纖耦合激光器(I)出射的發(fā)散光束的會(huì)聚光斑最小直徑小于光電陣列探測器(4)的中心孔。
【文檔編號】G01N15/02GK203587476SQ201320812021
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】任中京, 于代君 申請人:濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司