激光粒度分析儀的測試原理

     當光束前進過程中遇到顆粒時，將發生散射現象，散射光與光束初始傳播方向形成一個夾角θ，散射角的大小與顆粒的粒徑相關，顆粒越大，產生的散射光的θ角就越小;顆粒越小，產生的散射光的θ角就越大。這樣，測量不同角度上的散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。

　　激光粒度分析儀就是利用光的散射原理測量粉顆粒大小的，是一種當前粒度測量領域應用最廣泛的的粒度儀。其特點是測量的動態范圍寬、測量速度快、操作方便，尤其適合測量粒度分布范圍寬的粉體和液體霧滴。激光粒度儀作為一種測試性能優異和適用領域極廣的粒度測試儀器，已經在其它粉體加工與應用領域得到廣泛的應用。

　　備注：本文所提的激光粒度儀是指基于靜態散射光原理的激光粒度儀，請注意與動態散射光原理的納米粒度儀區分開來。

　　隨著粉體技術的發展，對粒度分析儀的性能要求在逐步的提高，特別是粒度儀的量程要求越來越寬。測量下限要求達到幾百甚至幾十個納米，測量上限要求達到一千甚至幾千微米。這對新型激光粒度儀設計者提出了極大的挑戰。

　　顆粒越細，散射光的角度越小，微小顆粒的散射光甚至在360度范圍內都有分布。為了拓展儀器的測量下限。需要有非常規的光學設計。顆粒越小，分布在360度空間范圍的散射光光強差越小，當顆粒小到一定極限，光強差將小得幾乎難以被分辨出來。這時就到了激光粒度儀的測量下限了。光學設計上的障礙和散射光本身的特性決定了常規激光粒度儀的測量下限一般在0.02微米左右。當顆粒較大時，同樣也會遇到技術困難。大顆粒的散射角度很小，不容易分辨和測量。要想有效分辨大顆粒的光強分布。可以簡單的拉長聚焦鏡頭的焦距(例如500甚至1000毫米以上)，但是焦距大將導致激光粒度儀的體積大幅增加，且非常不便于小顆粒的大角度散射光探測。同時對鏡頭的加工精度要求也會更高。這個技術難點使得常規設計的激光粒度儀的真實測量上限很難超過1200微米。

　　顆粒測試的數據計算一般分為無約束擬合反演和有約束擬合反演兩種方法。有約束擬合反演在計算前假設顆粒群符合某種分布規律，再根據該規律反演出粒度分布。這種運算相對比較簡單，但由于事先的假設與實際情況之間不可避免會存在偏差，從而有約束擬合計算出的測試數據不能真實反映顆粒群的實際粒度分布。

　　無約束擬合反演即測試前對顆粒群不做任何假設，通過光強直接準確地計算出顆粒群的粒度分布。這種計算前提是合理的探測器設計和粒度分級，給設備本身提出很高的要求。我公司生產激光粒度儀采用最優的非均勻性交叉三維扇形矩陣排列的探測器陣列和合理的粒度分級，從而能夠準確地測量顆粒群的粒度分布。