[其他]粒度测量数据处理装置

说明书

本发明与粒度测量数据采集及数据处理技术有关，尤其是用于园盘离心粒度仪的粒度测量数据处理装置。

应用园盘离心粒度仪进行粒度测量时，按照“缓冲线起始技术”首先将沉降液注入旋转的园盘中，接着注入缓冲层并通过使离心机转速突变的方法使之形成具有一定密度梯度的薄层，然后注入含有被测样品的悬浮液并在缓冲层之上形成一很薄的样品层，所以这种技术又称为离心铺层法。因此，待测样品中各种粒径的颗粒在园盘沉降液中受离心力场作用，沿园盘离心径向运动。粒径相同的颗粒具有相同的运动速度，形成园环状逐渐向外扩散，其速度按照颗粒粒径大小分级。粒径最大的颗粒首先到达光束位置，粒径最小的颗粒最后到达光束位置。由于粒径不同的颗粒在园盘离心力场中运动致使指定检测位置的光电二极管接收的光通量发生变化，光电二极管输出电信号的强弱受颗粒浓度的影响。自样品注入园盘离心机开始，至最小颗粒离心沉降完，光电二极管输出的电信号作为时间的函数由记录仪绘出T-I曲线。其中横轴T为颗粒在离心力场沉降时间;纵轴I为光电二极管输出的浊度值。为了得到重量基准的粒度分布，首先按照离心力场Stokes方程，根据已知测量条件参数把横轴时间T变换成横轴粒度D。然后由T-I曲线的纵轴I值，再应用Treasure方法（T·Allen，Particle    SiZe    Measurement，3rded，Chapman    &    Hall，New    York，1981）或Langer介绍的方法（G·Langer，Colloid    Polymer    Science，VOl，257，NO·5（1979））可手工算出给定粒度分级的重量基准频度粒度分布。当然，这两种方法计算结果是一致的。

英国Joyce-Loebl    DCF    Mark    Ⅳ型园盘离心粒度仪配上APPle    Ⅱ微型计算机，从光电二极管输出的电信号经过模数转换数据采集系统送给计算机，按照与上述相同的算法，通过计算机程序控制自动算出重量基准粒度分布，并且打印出表格形式的计算结果和条状的重量频度分布图。

随着颗粒学的不断发展，对粒度分析的要求愈来愈高。不但要求快速、自动化数据处理而且也要求提供更丰富的数据和更有用的信息以满足颗粒学研究与应用的需要。众所周知，现代粒度分析技术对数据处理结果希望的技术要求应当是：

（1）给出颗粒个数N，长度L，面积S和重量W四种基准的给定粒度分级的累积与频度分布百分数。

（2）给出各种平均粒径及比表面积。

（3）给出描述四种基准对数正态分布函数的分布参数。

（4）给出四种基准累积与频率分布光滑彩色曲线。

迄今为止尚未见到一种粒度仪或粒度测量数据处理装置能满足上述要求。

鉴于这种情况，本发明的目的是研制一种用于园盘离心粒度仪的粒度测量数据处理装置，以实现上述要求。

本发明的另一个目的是根据不同类型粒度仪的测量原理适当修改软件，可以使该装置用于目前已有的各种类型的粒度仪，从而可扩展它们的功能。

本发明的原理如下：

如前所述，应用“缓冲线起始技术”，被测的大小不同的颗粒在离心力场中沿离心径向运动，颗粒粒径与其离心时间的对应关系，依据离心力场Stokes方程：

T＝α/D²（1）

α= (377.4×10¹⁰ηLn(R₂/R₁))/((P_p-P₁)N²) （2）

其中P_p为样品密度（g/cm³）;

P_l为沉降液密度（g/cm³）;

η为沉降液粘度（CP）;

L_n（R₂/R₁）为沉降液体积常数;

N为离心机转速（rpm）;

T为离心时间（ms）;

D为粒度（μm）。

应用光透原理，在指定检测位置，光电二极管输出电信号即光束透过悬浮颗粒的浊度值I作为时间T的函数I（T）。再由上述Stokes方程变换成I（D）。考虑T与D为非线性关系，这样有相当多的数据I（T）无用，在数据采集过程中，为节省计算机内存，提高有效采集量，我们提出下述D轴线性化方法：