激光粒度分析儀是通過獲取樣品顆粒的散射譜信息來分析推斷顆粒分布的專業儀器，下面是小編搜集整理的一篇物理論文：探究激光粒度分析儀穩定性的論文范文，供大家閱讀參考。
摘 要：現代高新技術的發展使激光技術在粒度測量領域得到廣泛應用。激光粒度分析的方法能夠很好的克服傳統粒度測量方法操作復雜、耗費時間長的弊端，減輕工作人員的勞動強度，縮短檢測時間并能顯著提高檢測的質量。本文對激光粒度分析儀的工作原理、工作過程以及粒度儀的優點、性能進行簡述并著重對其穩定性進行探究。
關鍵詞：激光粒度分析儀 測量原理 性能 穩定性
激光粒度分析法是20世紀70年發表展起起來的一種全新的粒度測試方法。激光粒度分析儀是通過獲取樣品顆粒的散射譜信息來分析推斷顆粒分布的專業儀器。它往往應用于石油化工、有色金屬、材料工程、制藥工程、電子、農藥、粉末涂料等多種行業和領域。因其應用領域廣泛且發展前景較大，有著其他類型的粒度測量方法無可比擬的優越性。
一、激光粒度儀的結構與工作原理及工作過程
(一) 激光粒度儀的結構
激光粒度儀通常由發射器、進樣系統、接收器、計算機及軟件系統四部分組成。
發射器主要由光源和光束處理器構成;進樣系統主要包括窗口和循環裝置;接收器分為光聚焦裝置、光電探測器和光電信號處理電路;計算機及軟件系統則主要負責數據分析及輸出和系統控制功能。
(二)激光粒度儀的工作原理
光線照射到顆粒物體時，會發生散射和衍射，且其衍射和散射光強度與顆粒的大小直接相關。無論依據光學理論還是實驗結果，都可以得出這樣一個結論：光線散射角的大小與顆粒的大小相關，顆粒越大，散射光的散射角越小。反之，顆粒越小，散射光的散射角越大。此外，散射光的強度則代表著該粒徑的顆粒的數量。從不同的角度測量散射光的強度，便可以得出樣品顆粒的粒度分布。
激光粒度儀主要依據fraunhofer衍射和Mie散射兩種光學理論，由激光粒度儀內置的激光器發射激光，激光經過濾波擴束處理后再通過傅立葉透鏡照射到樣品窗內。激光照射在樣品池中的顆粒時會被散射，光電探測儀檢測到粒子群的散射光后，將光信號轉換成電信號，然后輸送到上位機，依檢測到的光譜信號來推測顆粒分布。
(三)激光粒度儀的工作過程
通常情況下，使用激光粒度儀主要遵循以下步驟：
1、用清水清洗激光粒度儀的循環管道，以便清除上次測量可能遺留的殘余顆粒，確保本次測量的精度，減少測量的誤差;
2、把準備好的樣品顆粒放入樣品池并攪拌均勻，使樣品顆粒充分的分散溶解在溶液中;
3、打開激光器，讓激光照射到樣品窗的顆粒上，然后啟動測試裝置，對樣品顆粒散射來的光信號進行收集，并傳送到上位機進行處理，最后根據探測器獲得的被測顆粒的散射譜分析被測顆粒的粒度分布
4、測試完畢后，將排水閥門打開，排出被測樣品溶液，然后用清水沖洗激光粒度儀。
二、激光粒度分析儀的優點
(一)測量范圍廣泛
激光粒度儀能夠對固體顆粒和液體中的顆粒進行測量。粒度范圍從納米量級到微米量級.一般激光粒度儀的檢測區間為20納米至2000微米，特殊情況下其上限可達3500微米。
(二)使用及維護簡便
激光粒度儀的自動化程度高，擁有自動完成數據采集、數據分析、結果保存等功能。這樣大大減輕了工作人員的勞動強度，提高了檢測效率，同時也減少了人工操作可能出現的失誤。激光粒度儀的日常維護也比較簡便。
(三)粒度分析快且準確度高
激光粒度儀可以在2分鐘內完成整個測量過程。并能實現對樣品的實時檢測與實時顯示。方便用戶觀察和查看樣品檢測的整個過程。
(四)重現性好
激光粒度儀在測試樣品顆粒的過程中不受溫度、樣品密度、顆粒表面狀態等諸多因素的影響，測量結果準確可靠。
三、激光粒度儀的主要性能指標
(一)精度
精度是激光粒度儀最重要的性能指標之一。精度又稱重復性，是指粒度儀在多次測量同一樣品后所得結果的誤差范圍。
(二)量程
量程是指粒度儀在單個量程檔內可以測量到的最大和最小粒徑范圍，它反映出粒度儀在同一時刻接收最大和最小散射角的光線的能力。
(三)準確性
準確性是指粒度儀的測量值與真值之間的誤差。測量值與真值的誤差越小，粒度儀的測量準確性就越高。
(四)探測器
探測器數目的多少直接關乎粒度儀的性能。激光衍射光環的半徑越大，光強就會越弱，因而容易造成小顆粒的漏檢。探測器數目的增加，能夠有效地減少小顆粒的漏檢，以提高檢測結果的準確性。
四、關于激光粒度儀的穩定性
穩定性是激光粒度儀十分重要的性能之一。在激光粒度儀的使用過程中，影響其測量穩定性的因素主要有以下兩個方面：
(一)影響激光粒度儀穩定性的主要因素
激光粒度分析儀的穩定性主要取決于光路系統的穩定性和分散系統的穩定性。
為了提高激光粒度儀的檢測性能，儀器生產公司對光路系統進行了大量的升級和改進。當前的激光粒度儀大都能夠根據樣品的粒度分布來自動更換鏡頭，這樣使不同焦距的透鏡對應不同的測量范圍，不僅有效地提高了儀器的測量范圍而且使激光粒度儀在使用的過程中無需鏡頭也不需要調整光學系統，這樣既簡化了操作流程，也保證了光路系統的穩定性。
采用濕法分散，具備超聲高頻震蕩和攪拌分散等物理功能的激光粒度儀能使團聚的樣品顆粒均勻、充分分散，從而是檢測的結果更加準確、可靠。此外，在粒度儀的循環系統中采用高輸出離心泵對顆粒進行順暢穩定的循環，同樣對保證測試結果的高重現性有很大的幫助。采用干法分散，具備噴射式分散器的粒度儀可以利用高速度的沖擊氣流使樣品顆粒充分分散，從而保證測試結果的準確性。
(二)影響激光粒度儀穩定性的其他因素
激光粒度儀的穩定性還受周圍環境的影響。一般來講選用氣體激光器，使用光學平臺，有助于光路的穩定性。
此外，激光粒度儀的掃描速度也會對其測試的穩定性產生影響。通常，激光粒度儀的掃描速度越快，其測試結果的準確性、重復性和穩定性就越高。
五、結束語
激光粒度儀的出現和應用大大提高了粒度測量的效率和準確性。同時在使用的過程中，使用者對激光粒度儀的要求也越來越高。技術和研究人員從完善非球形顆粒的光散射理論、優化光路系統、改進探測器、提高粒度儀的自動化水平等方面入手，升級、改進激光粒度儀，使激光粒度儀的操作更加簡便、快捷，測試結果的準確性、重復性、穩定性也越來越高。
參考文獻
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