激光粒度测试

沉降法粒度测试原理--Stokes定律

　　沉降法是通过测量颗粒在液体中的沉降速度来反映粉体粒度分布的一种方法。我们知道，在液体中大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。沉降速度与粒径的数量关系我们可以从下面的Stokes定律的数学表达式得到：从Stokes定律中我们可以看到，颗粒的沉降速度与粒长的平方成正比，可见在重力沉降中颗粒越细沉降速度越慢。

　　比如在相同条件下，两个粒径比为10：1，那么这两个颗粒的沉降速度之比为100:1。为了加快细颗粒的沉降速度，缩短测试时间，提高测试精度，许多沉降仪引入了离心沉降手段来加快细颗粒的沉降速度。离心状态下粒径与沉降速度的关系如下：

　　这就是离心状态下的Stokes定律。其中ω为离心机角速度，r为颗粒到轴心的距离。由于离心机转速较高，ω2r远远大于重力加速度g，因此同一个颗粒在离心状态下的沉降速度Vc将远远大于重力状态下的沉降速度V，这就是离心沉降可以缩短测试时间的原因。

　　沉降法粒度测试原理--比尔定律：

　　从Stokes定律可知，只要测到颗粒的沉降速度，就可以得到该颗粒的粒径了。在实际测量过程中，直接测量颗粒沉降速度是很困难的，因此在沉降法粒度测试过程中，常常用透过悬浮液的光强的变化率来间接地反映颗粒的沉降速度。那么，光强的变化率与粒径之间的关系是怎样的呢?比尔定律给出了某时刻的光强与粒径之间的数量关系。

　　这样我们就可以通过测试某时刻的光强来得到光强的变化率，再通过计算机的处理就可以得到粒度分布了

　　激光粒度测试原理：

　　由激光器发出的激光束，经滤波、扩束、准值后变成一束平行光，在该平行光束没有照射到颗粒的情况下，光束经过富氏透镜后将汇聚到焦点上。如图下图所示

　　当通过某种特定的方式把颗粒均匀地放置到平行光束中时，激光将发生衍射和散射现象，一部分光将与光轴成一定的角度向外扩散。理论与实践都证明，大颗粒引发的散射光的散射角小，颗粒越小，散射光的散射角越大。这些不同角度的散射光通过富氏透镜后将在焦平面上将形成一系列的光环，由这些光环组成的明暗交替的光斑称为Airy斑。Airy中包含着丰富的粒度信息。简单地理解就是半径大的光环对应着较小的粒径的颗粒，半径小的光环对应着较大粒径的颗粒;不同半径上光环的光能大小包含该粒径颗粒的含量信息。这样我们就在焦平面上安装一系列光的电接收器，将这些由不同粒径颗粒散射的光信号转换成电信号，并传输到计算机中，再采用米氏散射理论通过计算机将这些信号进行数学处理，就可以得出粒度分布了。