[发明专利]消除接收面中央亮斑的激光粒度仪

说明书

技术领域

本发明属于测试仪器技术领域，涉及一种能够消除入射光影响的激光粒度测试方法，用于消除入射光在接收面上的中央亮斑对散射光造成的影响。

背景技术

目前，激光粒度仪已成为广泛应用的颗粒粒度测量仪器，它是根据光的散射原理工作的。为了获得颗粒的散射信号，一般采用单波长的激光束照射颗粒样品，在接收透镜的焦平面(或等效焦平面)接收信号。入射光会聚在接收透镜的后焦点(或等效后焦点)。在实际系统中，经透镜会聚在后焦点(或等效后焦点)上的入射光不是一个理想的点，总是成为一个中央亮斑，该中央亮斑的强度非常大，远超过散射光强度，在小散射角度处入射光的影响较大。将无颗粒样品的信号作为背景，用含颗粒样品时的信号减去背景，可得到散射信号。存在颗粒时，入射光被颗粒散射而减弱，因此减掉的背景比实际值大。尤其在小散射角度处，得到的散射信号甚至为负值，修正困难。

另一方面，该中央亮斑强度很大，一般要在光电探测器中间打孔使其透过或采用反射装置把它反射到其它位置，否则位于后焦点附近的探测单元会达到信号饱和。因此，激光粒度仪的光电探测器一般根据仪器参数定制，工艺复杂，加工困难。

发明内容

本发明目的是提供一种能够消除接收面中央亮斑影响的激光粒度仪，主要解决以下问题：

1、现有激光粒度仪在接收信号时，同时接收入射光和散射光，入射光在接收面上的中央亮斑对散射光影响大，不容易消除，测量结果偏差较大；

2、制作专用光电探测器件比较困难。

本发明的技术方案：

本发明提供的能够消除接收面中央亮斑的激光粒度仪，依次包括激光发射系统(1)、相位延迟器件(2)、接收透镜(4)和光电探测器(5)及处理电路，其中相位延迟器件(2)放置于激光发射系统后，待测颗粒样品(3)放在相位延迟器件(2)和接收透镜(4)之间。

所述的相位延迟器件能够使经过它的光线有π的奇数倍的相位延迟。

激光发射系统发出的光波有50%经过相位延迟器件(2)，相位被延迟π的奇数倍。根据光波叠加原理，在接收透镜后焦点(或会聚点)形成暗斑，可以忽略它对散射光的影响。待测样品颗粒粒径一般在微米级，激光粒度测试原理针对低浓度颗粒，不同颗粒的散射信号不相关，在接收平面上是不相干叠加，即光强相加。因此，加入相位延迟器件前后对颗粒散射信号无影响。

本发明的优点和积极效果：

本发明提供的可消除接收面中央亮斑的激光粒度仪，相位延迟器件(2)置于激光发射系统和样口颗粒(3)之间，覆盖50%光场范围，使光波有π的奇数倍相位延迟。因此入射光在接收焦点上形成中央暗斑，光电探测器接收的只有散射光信号；避免在探测器中央打孔或采用反射装置，能简化光电探测器件加工。

附图说明

图1是本发明提供的能够消除接收面中央亮斑的激光粒度仪结构示意图。

图中，1激光发射系统，2相位延迟器件，3待测颗粒样品，4接收透镜，5光电探测器。

具体实施方式

实施例

如图1所示。该激光粒度仪顺次包括激光发射系统(1)、相位延迟器件(2)、待测颗粒样品(3)、接收透镜(4)和光电探测器(5)及处理电路。相位延迟器件(2)放在激光发射系统后，待测颗粒样品(3)放在相位延迟器件(2)和接收透镜(4)之间。

激光发射系统(1)带有空间滤波、扩束和准直装置，作用是提供准直光束。测量前要对光路进行对中，即入射光斑应调整到与系统光轴重合。

由激光发射系统(1)发出的激光经扩束准直后成为平行光，50%的光波经过相位延迟器件，使光场的相位延迟π或π的奇数倍。该光波和另外50%未经相位延迟的光波照射在待测颗粒样品(3)发生散射。将光电探测器(5)放在接收透镜(4)的后焦面(或会聚平面)，由光电探测器(5)测量光强分布信号。散射光强分布与粒径分布唯一对应，通过数据算法可得粒度分布。

入射光在接收面形成中央暗斑，可以忽略它对散射光的影响。