激光粒度仪的原理和应用以及关键技术

颗粒的粒度粒形是决定物料性能的重要参数之***，食品、化工等众多行业对颗粒的粒度粒形都有着严格的要求。颗粒的种类繁多，形状各异，无法用简单的三维尺寸描述颗粒的大小及形状，常用的粒度分布检测方法包括沉降法、电阻法、筛分法、图像法和激光法等。其中激光粒度仪以激光作为探测光源，具有操作简便、测量范围宽、速度快、非接触在线测量、重复性和真实性好等***系列优点，在粉体加工、应用与研究领域得到广泛的应用。

激光粒度仪是通过颗粒的衍射或散射光的空间分布（散射谱）来分析颗粒大小的仪器。采用光散射原理，测量颗粒的尺寸及其分布，可实现从亚微米到微米测量范围的全覆盖。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以***束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。它可用来测量各种固态颗粒、雾滴、气泡及任何两相悬浮颗粒状物质的粒度分布、测量运动颗粒群的粒径分布，并且不受颗粒的物理化学性质的限制。

当颗粒之间的距离远大于颗粒直径，或颗粒在空间位置呈现无规则排列时，各颗粒的散射光彼此独立，不因散射相互抵消，此时的散射称为不相关散射。当颗粒浓度足够小时，每个颗粒产生多重散射的几率几乎为零，此时的散射称为单散射。颗粒对激光的散射分为Rayleigh散射、衍射散射和Mie散射。比较常用的两种光散射法是静态散射和动态散射。

正确使用激光粒度仪准确的测试出样品的粒度及其分布，需要关注3个关键技术：

1、光子对中技术

对中是指激光束的焦点通过光电探测阵列的圆心。在测量中只有保证精确的对中，才能得到正确的测试数据。使用三维自动对中系统是关键技术之***，在丝杠步进电机的基础上采用压电陶瓷微动元件作为运动控制部件，可以大大提高对中系统的***度；传动机构使用消隙滑轨，可以大大增加中系统的稳定性等。

2、激光检测器的优化设计及仪器校准技术

在优化设计激光光源及检测器的基础上，进行严格的仪器校准。仪器校准不仅是通过测量******计量认证过的标准物质来校正仪器的准确度，同时还要考虑如何保证仪器的光学基准稳定、减少外界条件对测量的影响、仪器测量的重复性、仪器测量的相对误差、仪器的分辨率等。

3、样品的分散技术

激光粒度仪的测量结果要真实地反映实际物料的粒度大小和粒度分布，必须重点解决以下几个问题：（1）如何在样品库或流水线上取到典型样品，***大限度地减少取样误差；（2）如何将取到的典型样品分散到理想的测量状态；（3）如何运用先进的光学检测系统实现测量。

激光粒度仪根据能谱稳定与否分为静态光散射粒度仪和动态光散射激光粒度仪。目前己广泛用于粉末冶金、薄膜、膜片料、催化剂、绝缘材料、润滑油、超导体、无线电技术等行业，涉及建材、化工、冶金、能源、食品、电子、地质、军工、航空航天、机械、高校、实验室，研究机构等领域并发挥着越来越大的作用。