[发明专利]一种干式颗粒粒度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒度仪，具体地说是一种干式颗粒粒度测量装置。

背景技术

粒度仪是用来测试固体颗粒大小和分布的一种仪器，它已被广泛应用于生物、物理、化工、制药以及环境污染分析等领域。现有的粒度仪包括激光粒度仪和颗粒图像仪。激光粒度仪采用Mie散射原理对动态颗粒进行测试，动态颗粒可通过湿法、干法或干湿一体化方式进行分散。

现有的激光粒度仪基本由四个主要部分组成：1)光源系统；2)悬浮系统；3)探测系统；4)计算机处理系统。光源系统中的光源多数采用单色性和方向性很好的激光，也可以采用发光二极管，其主要目的是照射颗粒并发生散射。悬浮系统一般包括循环系统和样品池，其主要目的是将颗粒置于流体中进行分散并悬浮，以保证颗粒可以被光源照射到并发生散射。探测系统一般由透镜和感光器件(如CCD或光电倍增管)组成，用来记录颗粒对光源的散射光。计算机处理系统根据所采用的测量原理对探测系统得到的数据进行计算分析并给出粒度分布图。测量原理主要有两种：颗粒的布朗运动原理和颗粒对光源的Mie散射原理。

悬浮系统是激光粒度仪的一个核心部分，它在很大程度上决定了激光粒度仪的可操作性、测量精度、测量范围以及测量成本。现有的激光粒度仪普遍采用液体悬浮颗粒的方法(即湿法)来达到分散和悬浮颗粒物的目的，如：一种颗粒粒度测量仪(CN102207443B)、一种多方法融合的颗粒粒度仪(CN102095672B)、一种测量聚四氟乙烯粉体平均粒径及其粒径分布的方法(CN101769847B)以及一种运用动态光散射高灵敏检测微囊藻毒素的方法(CN101393209B)，均采用湿法分散。但是湿法工艺具有如下弊端：1)考虑到有些颗粒物可能溶解于某些液体，因此要想对这类颗粒物进行测量就必须选取合适的液体。这必然导致测量过程繁琐，检测成本高。2)由于粒度仪需要对整体颗粒样品做统计才能得到结果，因此湿法工艺需要安装液体循环系统，通过液体循环系统，颗粒随流体一起流动，这一方面可以使颗粒分散悬浮，另一方面是为了让每一个粒子在流动过程中都可以被光源照射到。但这必然导致测量时间长，可靠性降低。3)激光通过液体时会发生一定的衰减，从而致使系统的灵敏度降低，测量精度差。即使系统可以配置高灵敏度的CCD，但这必然又大大增加了系统成本。

除了湿法工艺外，现有技术也有采用气体悬浮颗粒的干式测量方法。但干法仍然需要使气体流动从而带动颗粒流动。而气体流动会引起气体密度和折射率发生变化，这在一定程度上会干扰激光光路，降低测量精度。另外，采用干法测量，颗粒会附着在循环装置表面，污染整个循环系统，导致清洗起来非常困难。

发明内容

本发明的目的就是提供一种干式颗粒粒度测量装置，以解决现有的激光粒度仪在动态测量过程中因颗粒循环运动而导致操作繁琐、测量时间长、测量精度低的问题。

本发明是这样实现的：一种干式颗粒粒度测量装置，包括光源系统、悬浮系统、探测系统和计算机处理系统；所述悬浮系统包括真空室，在所述真空室内水平设置有上下两个极板，所述上极板接地，所述下极板连接射频电源的功率电极，所述射频电源的另一电极接地；在所述上极板与所述下极板之间设置有用于盛放待测颗粒的颗粒池，所述颗粒池连接穿出所述真空室的振动杆。

本发明在真空室内水平设置有上下两个极板，上极板接地，下极板连接射频电源的功率电极，射频电源的另一电极接地，这样，射频电源功率耦合到下极板上，从而在上、下极板之间产生均匀的等离子体。颗粒池内的颗粒通过振动杆从颗粒池中撒出，进入等离子体中带上负电荷，由于同种电荷相互排斥，因此，颗粒之间将彼此排斥，从而使得颗粒分散开来，形成一个稳态的分散、悬浮体系。由于真空室内的气体基本静止，因此可以克服现有干法工艺中因气体流动而对激光光路造成干扰的缺点，进而可以提高测量精度。

本发明中的悬浮系统由于采用等离子体使颗粒分散并处于稳态悬浮状态，因此测量过程属于干法工艺，这种干法工艺与现有激光粒度仪的湿法工艺相比，可避免现有湿法工艺所带来的测量过程繁琐、测量时间长等的一系列问题。

所述下极板为碗状金属板结构。碗状下极板结构，一方面可将由颗粒池撒出的颗粒约束在下极板上方，以便探测系统中的照相机在一定的视野内进行观测；另一方面，当测量完毕断开电源后，颗粒将自然降落到碗状下极板内，后续只需将碗状下极板取出清洗即可，而不用清洗整个真空室，克服了现有干法和湿法工艺中每次测量完毕必须清洗整个循环系统的不足，操作简单、方便。