CN103308432B - 一种连续光谱散射式颗粒测量方法 - Google Patents

Abstract

一种连续光谱散射式颗粒测量方法。解决在光散射法颗粒粒度及浓度测量中，采用单一波长或几个波长的光源，在大散射角度接收的信号微弱、采样点少的问题。本发明将连续波长的光照射在样品颗粒上，产生散射信号。将一定散射角范围内的散射光会聚到一点，导入光谱仪进行分析，得到不同波长的散射信号分布。这些散射信号分布与颗粒的粒径有关，通过数据算法得到颗粒的粒度及浓度分布。本发明将大范围散射角度的光信号会聚到一点接收，提高信号强度；采用连续光谱光源和光谱仪分析信号，增加了信号采样点数量，提高了测量分辨率和信噪比。

Description

一种连续光谱散射式颗粒测量方法

技术领域

 本发明涉及一种连续光谱散射式颗粒测量方法。适用于颗粒粒度和浓度测量。

背景技术

随着工业进程的加快，和为适应环保工作的要求，需要对工业进程中的颗粒样品及环境中的颗粒进行测量。例如小于2.5微米的颗粒物称为PM2.5，它们对人体危害更大，需要重点测量。由于光散射测量方法直接获得颗粒的散射信号，其测量周期短，实时性好，被广泛研究和应用。光散射方法一般采用的入射光源为单一波长或几个波长的光源，在测量过程中，存在一些困难。

（1）小颗粒散射信号微弱，一般采用会聚式光路，测量区的颗粒少，代表性差，同时接收到的总的散射信号小。

（2）接收端光电探测器少，采样点少，结果稳定性差，标定困难。

（3）为了区分颗粒散射信号随散射角变化的特征，要求光电信号接收面积小，因而信噪比差。

发明内容

本发明的目的是解决现有光散射测量颗粒粒度和浓度方法中，数据采样点少、信号微弱而影响测量结果的问题，提供一种基于连续光谱散射式颗粒测量方法。

本发明提供的连续光谱散射式颗粒测量方法（如图1所示），具体步骤是：

由光源(1)发出连续波长的光经准直透镜(2)后照射在待测颗粒样品(3)中，经待测颗粒散射后由聚焦镜会聚于一点；

将光谱仪(一般采用光纤导光)的接收端口(或光纤端口)置于聚焦镜的会聚点位置，待测颗粒的散射光信号导入光谱仪进行分析，得到不同波长散射光的强度分布，通过数据反演得到待测颗粒物粒度和浓度。

本发明方法涉及的这种激光粒度仪由连续波长光源(1)、准直透镜(2) 、聚焦镜(4)和光谱仪(6)组成。所述待测颗粒物位于准直透镜(2)和聚焦镜(4)之间。将连续波长的颗粒散射信号会聚到聚焦镜的一点，由光谱仪接收并进行分析。

本发明的优点和积极效果：

本发明提供的连续光谱散射式颗粒测量方法，将大范围散射角度的散射信号会聚后导入光谱仪，光电信号接收面积大，提高了信号强度；采用连续波长光谱的光源作为入射光，相应的散射信号由光谱仪分析，波长采样点多，数据信息丰富，提高测量结果的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的连续光谱散射式颗粒物测量方法示意图。

图2是计算得到的散射光强度图谱。

具体实施方式

实施例1

图1所示为本发明提供的连续光谱散射式颗粒测量方法示意图。该方法所涉及的这种激光粒度仪包括：连续光谱光源(1)、准直透镜(2)、聚焦镜(4)和光谱仪(6)。

该方法的具体步骤是：

由光源(1)发出连续波长的光经准直透镜(2) 扩束准直后成为平行光，照射在待测颗粒样品(3) 样品场中，待测颗粒对光线发生散射，经待测颗粒散射后由聚焦镜(4)会聚到一点；

将光谱仪(6) (一般采用光纤(5)导光)的接收端口(或光纤(5)端口)置于聚焦镜(4)的会聚点位置，颗粒对不同波长的光线散射后，频谱分布不同，经会聚后由光谱仪分析，可得到不同波长散射光谱的强度分布，该分布对应待测颗粒物的粒度和浓度信息，通过数据反演，可得待测颗粒粒度和浓度。

图2是计算得到的散射光强图实例。其中颗粒粒度为0.1 - 2.5μm，光波波长为380 – 760nm，接收的散射角度为140 - 172度，将该接收散射角度范围内的光强会聚后进行归一化处理，得到图2中所示光强度图谱。由图2数据可见，对于不同的粒径，其散射光强随波长变化的趋势不同，通过求解矩阵方程可以得到粒度和浓度。

Claims (3)

1.一种连续光谱散射式颗粒测量方法，其特征在于该方法的具体步骤是：

由光源(1)发出连续波长的光经准直透镜(2)后照射在待测颗粒样品(3)中，经待测颗粒散射后由聚焦镜会聚于一点；

将光谱仪的接收端口或光纤端口置于聚焦镜的会聚点位置，待测颗粒的散射光信号导入光谱仪进行分析，得到不同波长散射光的强度分布，通过数据反演得到待测颗粒粒度和浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述光源(1)采用连续波长的光源。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将140 - 172度的散射角度内颗粒的连续波长散射信号会聚到聚焦镜的一点后由光谱仪接收并进行分析。