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1、CCD技术在光散射法测量微粒直径分布中的应用第20卷第3期1993丰6月光电工程0pro.ElectronicEn~ineeV01.20.NO.3June.,1993CCD技术在光散射法1测量微粒直径分布中的应用乙//毛义张以谟李贺桥(天津大学精密仪器工程系,天津,300072)抽耍本文提出了以线阵CCD光电探测阵列作为接收器.并以悬浮法测量固体粉柬或混浊液中悬浮粒子大小及分布的激光拉度韫的设计方案J设计了径向散射光强分布的多周期间隔采样的CCD数据采集系统.使用研制的样机完成了多项实验,藏得满意的结果.'主题调垫鏖坌堑墼?墼鏖坌主,光强分布,墨,CCD~'LApplicationR
2、esearchofCCDchnologyinMeasuringParticleSizeDistributionbyMeansofLightScatteringMaoYi,ZhangYil410,LiHeqia0(DepartmentofPrecision血IⅢ】ent皿】gfi~eeringTianjinUulversi.Timh13oooz2)AbstractThedesignschemeoflaserparticlesizerwhosereceiverislinea~CCDdetectorarrayisPrOposed.Theinstrumentisappfiedtomeasur
3、ingtheparticlesizedlstributlonofsotidpowderorliquidsuspension.TheCCDacquisitingsystembasedOilmultiperiodicintervalacquisitionisestablished+Fiilallymanyexperimentshavebeenfinkshedbynewly毛义:男,l963年10月生.1984年毕业于天津大学光仪专业,1987年毕业于天津大学光仪专业{工硕士】,1991年毕业于天津大学光仪专业(博士),讲师,从事光学信息处理,光电技术教学与科研.张以谟:男,1933年2月
4、生,1955年毕业于天津大学机械系,1958年毕业千该校精密仪器专业研究生班.教授,博士指导教师.天津大学现代光学仪器研究所所长,中国光学学会理事,光电技术专业委员会主任,从事光电技术和信息光学教学与科研.负责的光鲆工业内窥镜系列获国家教委科技进步一等奖.DP-Ol型快建激光滴谱仪获国家教委科技进步二等奖t参加研辅成的内窥镜图象显示仪获国家教委科技进步二等奖.李贺桥:男,1942年12月生,1966年毕业于天津大学量仪专业.高级工程师,中国复印学会理事.从事光学信息处理,复印拄术的教学与科研.收稿日期:1992—10-201993年6月毛义等:CCD技术在光散射法测量微粒直径分布中的
5、应用51designedprototypeandtheresulLsaresarisfattory.SubjecttermsGrainsizeanalyzers,Particlesizedistribution,LightintensiLydisLri-bution,laserscattering,CCDarrays.引言固体粉末或混浊液中悬浮粒子大小及分布的测量广泛涉及化工,医药,建材,冶金轻工和环境保护等愈来愈多的领域.仅在化工,医药行业,就有约60%的产品呈颗粒状.而其中约10%产品的颗粒度直接或间接地影响产品的质量和性能,诸如化学反应速度和药物效力等.此外,如水泥的性能,废气
6、污染程度,金属颗粒的生产与烧结质量等都与相应的粒径分布有联系.近年来.粒子测量技术得到了迅速发展,在众多的方法中,以光散射法微粒测量技术最为突出[zl.这是因为它具有不干扰待测粒场,测量粒径范围宽和光电响应时间短的优点.目前.国内各种先进的前向光散射粒度分析仪中.普遍采用同心环光电探测器(—般有32个分立探测单元)检测散射功率谱.它的不足之处是分辨力不够高,且只能获得径向环光能分布,不能得到精确的径向散射光强分布.这在使用独立模式分布的解析测量方法上有较大局限性.此外,以往的光散射粒度分析仪大多基于夫琅和费衍射模型.因此.在测量球形小粒子时存在误差.把CCD技术应用于光散射为测量基础
7、的颗粒粒度分析系统中,在国际上是近几年才发展起来的【2].鉴于CCD具有恒定的几何尺寸与间隔及高的空间分辨力.因此完全适于粒子散射光场的快速测量与在线粒度检测.l激光粒度仪的测量原理激光粒度仪是建立在球形粒子的夫琅和费衍射和米氏(Mie)散射理论基础之上的.测量系统的原理结构如图l所示.氦氖激光器l发出的激光束经扩束器3后形成直径,8iron的准直光束,照射到样品池4中悬浮的待测粒子并发生散射.散射光由傅立叶变换物镜5接收,在其后焦面上形成轴对称的散射功率
