一种激光粒度仪制造技术

本发明专利技术公开了一种激光粒度仪，包括：用于发射激光光束的激光光源；用于盛放待测样品的样品放置装置；用于接收所述激光光束穿过所述待测样品后产生的散射光，并将其转换为散射光能量分布图的光电探测器，所述光电探测器为由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器；用于根据所述散射光能量分布图计算所述待测样品的粒度分布的计算器。而本发明专利技术提供的由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器，同时存在于两个相邻的圆环内的像素点较少，使得像素点利用率更高，增加了用于激光粒度仪探测的感光面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仪器仪表
，特别涉及一种激光粒度仪。
技术介绍
激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生衍射或散射得到散射谱测试粒度分布以及颗粒大小的仪器。其具体工作原理如下：由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象；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θ。散射理论和实验结果都告诉我们，散射角θ的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。与此同时，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。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。激光粒度仪作为一种新型的粒度测试仪器，已经在建材、化工、冶金、能源、食品、电子、地质、军工、航空航天、机械、高校、实验室，研究机构等加工、应用与研究领域得到广泛的应用。特点是测试速度快、测试范围宽、重复性和真实性好、操作简便等等。目前，市场上销售的大部分的激光粒度仪产品多以可见光激光器作为照明光源、呈圆环或扇形排列的硅光电二极管阵列作为接收光束的光电探测器(又称为硅光电池)。硅光电池受光面积大，光能利用率高，工作性能稳定，但它输出的是模拟信号，信号不稳定。与之相比，电荷耦合元件(英文名称为Charge-coupledDevice，简称CCD)，CCD探测器的像素已经从起初的几十万拓展到了现今的几千万，增加了百倍之多。CCD探测器像素数的增加虽然可以提高图像的解像力，但是CCD探测器单个像素的尺寸却越来越小，因而导致感光度下降、噪音上升、动态范围缩小。而要在确保感光度、动态范围和信噪比的前提下，增加像素数是极其困难的，与此同时，传统的CCD探测器均采样正方形的发光二极管，像素以纵横规则排列，根据激光粒度仪的Mie式散射原理，准直后的激光束在通过样品循环系统中时，被同一颗粒直径的粒子散射的光束呈圆形排列。如图1所示，在圆环边缘处，有若个像素同时存在与两个相邻的圆环内，这类像素在后续数据处理时需要被舍弃。这就使得CCD探测器的像素利用率有所下降，减少了用于激光粒度仪探测的感光面。因此，如何提高电荷耦合元件CCD探测器的像素利用率，增加于激光粒度仪探测的感光面是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光粒度仪，提高电荷耦合元件CCD探测器的像素利用率，增加于激光粒度仪探测的感光面。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种激光粒度仪，包括：用于发射激光光束的激光光源；用于盛放待测样品的样品循环装置；用于接收所述激光光束穿过所述待测样品后产生的散射光，并将其转换为散射光能量分布图的光电探测器，所述光电探测器为由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器；用于根据所述散射光能量分布图计算所述待测样品的粒度分布的计算器。优选的，在上述激光粒度仪中，所述多边形发光二极管为正八边形发光二极管。优选的，在上述激光粒度仪中，所述光电探测器的半径范围为3cm-5cm。优选的，在上述激光粒度仪中，还包括设置于所述激光光源与所述样品循环装置之间的准直扩束装置。优选的，在上述激光粒度仪中，所述准直扩束装置为开普勒式激光扩束装置，包括会聚透镜和准直透镜。优选的，在上述激光粒度仪中，还包括位于所述会聚透镜的焦点处的空间滤波器。优选的，在上述激光粒度仪中，还包括设置于所述样品循环装置与所述光电探测器之间的傅里叶透镜，所述傅里叶透镜的焦点与所述光电探测器的中心重合。优选的，在上述激光粒度仪中，所述样品循环装置包括：进料部件、出料部件、样品池以及传送带，所述传送带用于将所述待测样品从进料部件传送至所述样品池中或者将所述待测样品从所述样品池传送至所述出料部件。本专利技术所提供的一种激光粒度仪，包括：用于发射激光光束的激光光源；用于盛放待测样品的样品循环装置；用于接收所述激光光束穿过所述待测样品后产生的散射光，并将其转换为散射光能量分布图的光电探测器，所述光电探测器为由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器；用于根据所述散射光能量分布图计算所述待测样品的粒度分布的计算器。根据Mie式散射理论，激光光束在通过样品循环装置中时，被粒子散射的光束呈多个同心圆环光斑，那么在圆环光斑边缘处，如果有若干个由发光二极管构成的像素点同时存在于两个相邻的圆环内，这类像素点在后续数据处理时就要舍弃，而现有技术中的CCD探测器发光二极管按照横竖阵列排列，导致较传统CCD探测器中同时存在于两个相邻的圆环内的像素点较多，舍弃的值更多，导致像素点利用率低。而本专利技术提供的由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器，同时存在于两个相邻的圆环内的像素点较少，使得像素点利用率更高，增加了用于激光粒度仪探测的感光面积。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的激光粒度仪的结构示意图；图2为现有技术中光电探测器示意图；图3为本专利技术实施例所提供的同心圆阵列光电探测器示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1和3，图1为本专利技术实施例所提供的激光粒度仪的结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的同心圆阵列光电探测器示意图。在一种具体实施方式中，提供了一种激光粒度仪，包括：用于发射激光光束的激光光源1；用于盛放待测样品的样品循环装置3；用于接收所述激光光束穿过所述待测样品后产生的散射光，并将其转换为散射光能量分布图的光电探测器5，所述光电探测器5为由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器5；用于根据所述散射光能量分布图计算所述待测样品的粒度分布的计算器6。具体的，激光光源1发出激光光束至样品循环装置3，经过样品循环装置3中的颗粒散射，多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器5接收散射光，并将其转换为散射光能量分布图，光电探测器5将散射光能量分布图发送至计算器6进行计算，得到待测样品的粒度分布。本实施例提供的激光粒度仪，用电荷耦合CCD探测器替代硅光电二极管组成的探测器，可以实现被测粒径范围内全数据的采集，不再受光刻技术、加工工艺等的局限，具有更加广泛地应用。由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器5不仅提高了分辨率，而且还扩大了动态范围即被摄物体明亮度范围，提高了信噪比即对阴影部位的噪声有影响的信噪比，还改进了感光度等性能。同时，由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器5与传统CCD探测器生产成本相当，可以实现超小型、省电力设计。根据Mie式散射理论，激光光束在通过样品循环装置3中时，被粒子散射的光束呈多个同心圆环光斑，那么在圆环光斑边缘处，如果有若干个由发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光粒度仪，其特征在于，包括：用于发射激光光束的激光光源；用于盛放待测样品的样品循环装置；用于接收所述激光光束穿过所述待测样品后产生的散射光，并将其转换为散射光能量分布图的光电探测器，所述光电探测器为由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器；用于根据所述散射光能量分布图计算所述待测样品的粒度分布的计算器。

【技术特征摘要】
1.一种激光粒度仪，其特征在于，包括：用于发射激光光束的激光光源；用于盛放待测样品的样品循环装置；用于接收所述激光光束穿过所述待测样品后产生的散射光，并将其转换为散射光能量分布图的光电探测器，所述光电探测器为由多个多边形发光二极管组成的同心圆阵列光电探测器；用于根据所述散射光能量分布图计算所述待测样品的粒度分布的计算器。2.如权利要求1所述的激光粒度仪，其特征在于，所述多边形发光二极管为正八边形发光二极管。3.如权利要求2所述的激光粒度仪，其特征在于，所述光电探测器的半径范围为3cm-5cm。4.如权利要求3所述的激光粒度仪，其特征在于，还包括设置于所述激光光源与所述样品循环装置之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：党博石，刘英，隋龙，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22