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1、第一章 用途和技术指标1.1 用 途本仪器用来测量各种粉体材料的尺寸分布（粒度分布）。其适用场合包括研究机构、质量控制实验室、质量监督部门以及其他需要测量粒度分布的机构和部门。 1.2技术和性能指标1.消耗功率 测量单元 30W循环进样器 150W微型计算机 150W打印机 50W超声波清洗机(选购) 120W2.温度 5353.湿度 85% 4.外观尺寸 主机 430350430mm （LWH） 循环进样器（控制箱） 370200300mm5.激光器 种 类： He-Ne激光器功 率： 2mw波 长： 0.6328m预期寿命： 2年6.粒径测量 范 围： 0.05m500m重复性误差（粒径覆
2、盖范围小于10的样品的D50值）： 3%7.数据采样持续时间： 12秒8.独立探测单元数： 539.进样系统 静态样品池 容 积： 13.5ml 循环进样器 容 积： 660ml 循环速度： 3级10.数据输出、存贮和传输视频显示打印机硬拷贝计算机硬盘存贮远程传送11.测试报告格式测量系统参数体积平均粒径累积百分比粒径(边界粒径)比表面积 粒度分布曲线粒度分布表两种类型报告： 普通报告 统计报告外界输入数据的报告生成12.计 算 机:能运行Windows95以上操作系统的所有IBM兼容机。13.打 印 机: 能与IBM兼容机配套的所有通用打印机。- -第二章 原理、结构和控制本章介绍LS900
3、型激光粒度仪的工作原理和结构组成。用户学习和掌握这些内容后，这对下一步用好仪器，维护好仪器将大有益处。2.1 颗粒对光的散射理论众所周知,光是一种电磁波。它在传播过程中遇到颗粒时，将与之相互作用，其中的一部分将偏离原来的行进方向，称之为散射，如图2.1所示：图2.1 光的散射现象示意图当颗粒是均匀、各向同性的圆球时，可以根据Maxwell电磁波方程严格地推算出散射光场的强度分布，称为Mie散射理论，摘录如下：其中Ia和Ib分别表示垂直偏振光和水平偏振光的散射光强；表示散射角，al和bl的表达式分别如下：此地，)，；式中，为介质的介电常数，为散射粒子的介电常数，为电导率，和分别为真空和介质中的光
4、波长，r为粒子半径，而其中这里和分别是第一类Bessel函数和诺俟曼函数。和的表达式则为：其为一次缔合勒让德多项式Mie理论是描述散射光场的严格理论，适用于经典意义上任意大小的颗粒。但是对大颗粒()，Mie散射公式的数值计算十分复杂。通常人们认为这种情况下散射现象可以用较常见而简单的衍射公式描述。当散射粒子到观察点的距离无限远时，衍射公式可简化为Fraunhoff衍射公式：。本公司的研究人员发现，如果只考虑散射光的强度分布，在的条件下，Fraunhoff理论与Mie理论的差别确实非常小。但是在激光粒度仪中，光电探测器接收的是光的能量（强度对探测器接收面的积分），而且接收器的面积随着接收角的增大
5、而迅速增大，这时在14附近（设颗粒折射率1.54，该位置对应于1m颗粒散射光能分布的峰值），实际的光能将远大于Fraunhoff理论的预言值。因此如果激光粒度仪的接收角接近或大于14，或者激光粒度仪的测量下限小于等于1m，则衍射理论将带来明显的误差（增加了1m附近的颗粒数量）。本公司的激光粒度仪全部采用严格的Mie理论。2.2 仪器的工作原理激光粒度仪由测量单元、样品池、计算机和打印机组成，如图2.2所示:图2.2LS900型激光粒度仪的结构示意图从He-Ne激光器发出波长为0.6328m的激光束，经扩束镜后会聚在针孔，针孔将滤掉所有的高阶散射光，只让空间低频的激光通过。然后激光束成为发散的光
6、束。该光束遇到透镜后被聚焦。反射棱镜使光学系统的光轴转折90，即，使之由水平传播变成垂直传播。当样品池内没有颗粒时，光束将被聚焦在环形光电探测器的中心，并穿过中心的小孔照到中心探测器上。当样品池内有颗粒样品时，会聚的光束将有一部分被颗粒散射到环形探测器的各探测单元以及大角探测器上。 设样品池内没有颗粒时，中心探测器接收到的光能为E0，其他各探测单元接收到的光能（由于象差和尘埃散射等）从里到外依次为B1，B2，Bn；样品内有待测颗粒时，变为E0，S1，S2，Sn；则： ，称为遮光比。样品浓度越高，遮光比越大。I=1,2,n；称为散射光能分布，它包含了待测颗粒的粒度分布信息。光能信号通过光电探测器
7、转换成了相应的电流信号，送给数据采集卡。该卡将电信号放大，再进行A/D转换后送入计算机。根据光的散射理论和仪器的光学结构，计算机事先已计算出了仪器测量范围内各种直径粒子对应的散射光能分布，其集合组成了光能矩阵M，即：矩阵中每一列代表一个粒径范围一个单位重量的颗粒产生的散射光能分布。因此:式中w1，w2，wn代表颗粒的重量分布。根据上式，只要已知散射光能分布s1,s2,sn,通过适当的数值计算手段可以计算出与之相应的粒度分布。2.3 仪器的构成LS900型激光粒度仪由测量单元、静态样品池、循环进样器、微型计算机和打印机组成，如图2.3所示。其中，测量单元是仪器的核心，它负责激光的发射、散射信号的
8、光电转换、光电信号的预处理和A/D转换。静态样品池和循环进样器均可用来将待测样品送到测量单元的测量区。计算机用来处理光电信号，将散射光的能量分布换算成样品的粒度分布，并形成测试报告。打印机负责输出测试报告的硬拷贝，即打印测试报告。各部分的详细介绍见下面各节。图2.3 LS-900型激光粒度仪的外形2.4 LS-900仪器的测量单元LS-900仪器的测量单元的结构（外罩已揭掉）如图2.4所示。图2.4 LS-900型测量单元的结构2.5静态样品池 用本仪器测量粉体样品的粒度时，需将待测样品在液体中分散好，通过本仪器配套的进样设备，将颗粒送入测量单元的适当位置，才能进行测量。本仪器配备两种不同的进
9、样设备，静态样品池是其中之一。它主要由上盖和下盖两部分组成，处于测量状态时，上下盖上的两块玻璃相互平行，最相进的两表面间距2mm,放样时，需将上盖打开。(a)测量状 (b)打开状图2.5静态样品池2.6 循环进样器循环进样器是前述的两种进样设备之一，外形如图2.6所示。它主要由控制箱和测量窗两部分组成。适用时，要将测量窗插入测量单元。分散好的样品加到加样槽内，进样器的循环泵将自动把样品颗粒输送到测量窗里。电源开关装在控制箱的右侧。控制箱上贴有控制面板。控制内容分为两部分，一是循环速度，有“高”、“中”、“低”和“停”等四种选择。第二部分是排水阀门的控制，分“开”、“关”两种状态。2.7 计算机
10、见随计算机的说明书。2.8 打印机见随打印机的说明书。图2.6循环进样器第三章 安 装本章将详细介绍安装仪器所要求的基础设施、配套设备以及安装步骤。本手册对仪器工作环境提出了详细的要求。这是根据仪器的技术特征和本公司多年的服务经验提出来的。按本手册去做不仅可以减少仪器的使用故障，还可延长使用寿命，提高使用效果。3.1 对基础设施的要求在确定仪器的安装场地时请认真考虑仪器对基础设施的要求。良好的工作环境能保证仪器正常、稳定、长久地运行。3.1.1 环境（a）仪器应安装在洁净、少尘、无烟、带空调的环境中。仪器的组件中含有激光管、光学镜头、针孔和测量窗口等。这些光学部件如果受到灰尘、油脂、石油产品或其他有害物质的侵蚀，将会造成光洁度下降、腐蚀、堵塞、功率下降等损害。（b）室温要稳定，没有明显的气流，没有直射阳光，否则会引起激光功率不稳、光束准直欠佳和外界杂散光的干扰，从而造成测量的重复性下降。（c）空气湿度不可高于85%，否则光学镜头表面
