[发明专利]一种斜入射激光粒度仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒度仪，具体地来说为一种实现全范围（0-180度）散射角度测量的斜入射激光粒度仪。

背景技术

现有技术中，激光粒度仪普遍采用垂直入射激光器，利用透镜的半径范围来汇聚散射光，它能接收到的散射光角度范围较小，而且样品池通常是矩形窗口，受平行玻璃面影响会有全反射角的限制，通常样品池中大于48度的散射光是不能从样品池中射出的。这样传统的激光粒度仪光路的接收散射光的角度是受到很大限制。理论上来讲，激光粒度仪能接收散射光的角度越大其灵敏度越高，分辨率越好，测试准确性越精确。因此，目前为了扩大激光粒度仪的散射光接收角度通常采用多光束、多透镜、非矩形样品池结构等方法，然而，在提高散射光接收角度的同时，采用改进的结构或技术又引入了新的缺陷，如多光束结构，采用两个以上的激光器，这样在测试时原始光强I0没办法得到完全统一，而且每个光束得到的散射信号连接问题也成为一个难以逾越的屏颈，造成采集信号与计算数据时都有很大误差。多镜头结构的缺陷是镜头排列要成一定角度，这样在设计探测器时增加了结构的复杂度，而且仍然不能解决全反射角问题，实用性不大。非矩形样品池结构从理论上讲可以解决全反射角度问题，但样品池出光面非平行，这样其不同角度散射光在出光面的折射规律不一致，造成光透过率规律也不一致，还有样品池平行面与非平行面散射光角度的连接问题都会造成很多测量误差，减少了测量的精确性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题在于提供一种斜入射激光粒度仪，解决激光粒度仪由于透镜接受的散射光角度范围小而存在的灵敏度和分辨率低的问题。

本发明采用如下的技术方案：

一种斜入射激光粒度仪，包括激光器、透镜组、样品池和探视器，透镜组为同光轴的前透镜和后透镜组成，分别置于样品池前后两侧，使样品池中心处于光轴上；激光器倾斜置于后透镜的后侧，发出的激光束通过后透镜的边缘部分变为平行光后倾斜入射至样品池的中心；探视器包括位于前透镜前方的前探视器和后透镜后方的后探视器接受来自样品池内颗粒物的散射光信号。

激光器沿光路方向与透镜组的光轴之间夹角为40~47°之间。

进一步地前透镜或后透镜由依次排列的同光轴透镜I、透镜II、透镜III和透镜Ⅳ组成，其中透镜I、透镜II、透镜III和透镜Ⅳ均为前表面为凸面，后表面为凹面的透镜。

透镜I的前表面曲率半径与后表面曲率半径比为1.6~2；透镜II的前表面曲率半径与后表面曲率半径比为2.5~4.5；透镜III的前表面曲率半径与后表面曲率半径比为0.2~0.4；透镜Ⅳ的前表面曲率半径与后表面曲率半径比为0.4~0.6。

透镜II、透镜III和透镜Ⅳ与透镜I的直径比分别为：1:1、1.3~1.6:1和2~4:1。

前透镜或后透镜的凹面对向样品池。

样品池采用矩形样品池。

本发明具有如下的优点和技术效果：

1.采用倾斜入射进样品池的激光器做为光源，该倾斜光束照射下颗粒的前向散射光0-90度可以从样品池前平行面射出，后向散射光90-180度可以从样品池后平行面射出。然后样品池前后的透镜可以利用它的直径范围的区域对0-180度的散射光进行接收汇聚，扩大激光粒度仪的散射光接收角度，从而增加了灵敏度和分辨率，测试准确性和粒度分布范围得到提高。

2.进一步地，本发明为了克服倾斜入射所带来的汇聚光斑变大的问题，采用的前后透镜组的结构，该透镜组配合倾斜入射使得不同角度入射的平行光汇聚精度基本相同，汇聚点很小，提高了测试的精确性，方便了本发明的探测器结构设计而不需要改变探测器的结构，节约了费用，简化了粒度仪的尺寸。

3.本发明的设计使散射角度的接收达到了最大，可实现全范围角度的测量（0-180度），由于采用单光束，矩形样品池，因此没有一些不确定因素的影响，把测量误差降到了最低，完全符合激光粒度仪的基本理论。

4.采用本发明的设备所检测粒度达到0.01-2000微米。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明前透镜或后透镜的结构示意图；

其中1为激光器，2为后透镜，3为前透镜，4为样品池，5为后探测器，6为前探测器，21为透镜I，22为透镜II，23为透镜III，24为透镜Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明进行详细地说明。

实施例1