一、激光粒度儀的原理

       激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測試粒度分布的影響。由于激光具有很好的單色性和*的方向性效率，所以在沒有阻礙的無限空間中激光將會照射到無窮遠(yuǎn)的地方，并且在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象傳遞。如圖1所示今年。 

圖1  激光束在*狀態(tài)下的傳播示意圖

        米氏散射理論表明註入了新的力量，當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時進一步，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象更多的合作機會，散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個夾角θ應用前景，θ角的大小與顆粒的大小有關(guān)， 顆粒越大可以使用，產(chǎn)生的散射光的θ角就越袃蓚€角度入手。活w粒越小廣泛認同，產(chǎn)生的散射光的θ角就越大進入當下。即小角度(θ)的散射光是有大顆粒引起的；大角度(θ1)的散射光是由小顆粒 引起的服務好，如圖2所示首次。進(jìn)一步研究表明流動性，散射光的強(qiáng)度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣生產效率，測量不同角度上的散射光的強(qiáng)度反應能力，就可以得到樣品的粒度分布了。

 圖2  不同粒徑的顆粒產(chǎn)生不同角度的散射光

       為了測量不同角度上的散射光的光強(qiáng)競爭激烈，需要運(yùn)用光學(xué)手段對散射光進(jìn)行處理投入力度。我們在光束中的適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組 多元光電探測器重要手段，不同角度的散射光通過富氏透鏡照射到多元光電探測器上時穩中求進，光信號將被轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)诫娔X中，通過軟件對這些信號進(jìn)行處理不折不扣，就會 地得到粒度分布了再獲，如圖3所示。

圖3  激光粒度儀原理示意圖  

二最深厚的底氣、水煤漿及其粒度分布特點(diǎn)

         水煤漿作為一種具有流動性的潔凈代油燃料敢於挑戰，具有濃度高、粒度細(xì)應用擴展、流動性好過程中，燃燒效率高、環(huán)保節(jié)能建立和完善、存儲安全等優(yōu)點(diǎn)特征更加明顯。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和工 業(yè)爐窯啟用。除電站、鋼廠、煉化等企業(yè)的大型燃燒設(shè)備外活動上，愈來愈多的中小型鍋爐（20噸以下）也開始燃用水煤漿達到。考慮到我國的能源結(jié)構(gòu)和現(xiàn)實(shí)國情大型，政府正大力 鼓勵水煤漿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的可能性，國家計(jì)委《中國潔凈煤技術(shù)"九五"計(jì)劃和2010年發(fā)展綱要》、國家經(jīng)貿(mào)委《節(jié)約和替代燃料油"十五"規(guī)劃》和國家環(huán)境保護(hù)總局 《國家環(huán)境保護(hù)"十五"計(jì)劃》中均將水煤漿技術(shù)的應(yīng)用和推廣列為重點(diǎn)不可缺少，在產(chǎn)業(yè)政策方面予以傾斜系列。因此水煤漿的產(chǎn)銷前景非常廣闊。
         就水煤漿的粒度測試而言服務為一體，有以下三個方面的特殊問題必須解決：

1. 濃度大標準。在水煤漿中，煤所占的比例為65％－70％環境，水的比例為35％－30％主要抓手，另外還有少量的添加劑保障。由于煤所占的比例較大，又是粘稠狀 態(tài)空間載體，而激光粒度儀又要求在低濃度（小于0.5%）狀態(tài)下進(jìn)行粒度測試更加廣闊，因此要求激光粒度儀的循環(huán)系統(tǒng)具有較大的容積和方便的進(jìn)水和排放功能，才能將測 試樣品的濃度控制在合理的范圍內(nèi)技術先進，使測試得以順利進(jìn)行示範。

2. 粒度分布寬。目前水煤漿的平均粒度一般在50um左右提高，小粒徑1um發展基礎，大粒徑達(dá)到600um。也就是說有很大提升空間，水煤漿的粒度范圍在 1-600um要求。在這樣一個很寬粒度范圍內(nèi)，要得到的粒度分布結(jié)果認為，*要求激光粒度儀的量程要大于水煤漿的粒度范圍運行好；第二光電探測器要具有很高的靈 敏度和穩(wěn)定性。只有這樣才能粒度測試的重復(fù)性和性紮實。

3. 顆粒對光的吸收特性強(qiáng)同期。水煤漿的顆粒是黑色的，顆粒形狀也很復(fù)雜可能性更大，對激光具有很強(qiáng)的吸收特性鍛造，而作為有效信號的散射光則相對較弱，因此需要配備大功率使命責任、高亮度的激光器發展邏輯，以增加有效信號，提高信噪比追求卓越。

4. 需要精密自動調(diào)整系統(tǒng)和長壽命的激光器。激光粒度儀是一種精密的光學(xué)儀器創新延展。由于水煤漿在生產(chǎn)和使用過程中是連續(xù)進(jìn)行的性能，粒度測試作為質(zhì)量控制手段也需要隨生產(chǎn)過程一道連續(xù)進(jìn)行，因此必須提高儀器的自動化程度長效機製，提高儀器的使用率強化意識，減少人工維護(hù)和調(diào)整時間，降低儀器的故障率深入。

三合理需求、水煤漿激光粒度儀的研制

       根據(jù)水煤漿粒度測試的特殊情況，結(jié)合多年的激光粒度儀器的制造經(jīng)驗(yàn)基本情況，國家水煤漿工程技術(shù)中心與丹東百特儀器有限公司合作先進水平，經(jīng)過一年多的刻苦攻關(guān)和成百上千 次的實(shí)驗(yàn)去突破，終于在2002年下半年研制成功國內(nèi)*臺水煤漿的激光粒度儀。該儀器的研制成功提供了遵循，結(jié)束了水煤漿粒度測試依賴進(jìn)口的歷史。從此國內(nèi)水煤 漿用戶可以用上性能優(yōu)良，價格低廉利用好、服務(wù)及時參與水平、零配件供應(yīng)充足的激光粒度儀，其綜合性能指標(biāo)達(dá)到了國外同類儀器的水平有望。

1. 大容量的智能設備、大流量的循環(huán)分散系統(tǒng)。循環(huán)分散系統(tǒng)是激光粒度儀系統(tǒng)中的一個重要的裝置服務效率，它包括蠕動循環(huán)泵不要畏懼、超聲波分散器、攪拌器智慧與合力、測試窗組件規定、 水池與排放裝置等。蠕動循環(huán)泵是一種通過對彈性的硅橡膠管的交替快速擠壓措施、恢復(fù)來使樣品流動的示範推廣。由于循環(huán)過程中外力不直接與顆粒接觸，所以不會對顆粒 造成任何影響。它的流量達(dá)到2000ml/分鐘大大縮短，大的水煤漿顆粒也不會沉淀在管路中。超聲波分散器直接固定在容積為800ml的水池底部開放要求，配以功率 50W高質量、頻率40KHZ的驅(qū)動電路,僅三分鐘就會使水煤漿顆粒處于良好的分散狀態(tài)。由直流電機(jī)和特制的葉片組成的攪拌器緊密相關，將使水池中的樣品時時刻刻處于均 勻懸浮狀態(tài)大幅增加，輸送到儀器中的樣品均勻一致。測試窗是由石英玻璃制成重要組成部分，具有良好的光學(xué)特性服務延伸，耐磨擦耐腐蝕，拆卸和安裝極為方便傳承。排放裝置是由特殊設(shè)計(jì)的 控制閥和相應(yīng)的管路組成貢獻力量，操作方便、安全可靠具有重要意義、絕不漏水服務好。

2. 拓寬儀器的測試范圍。常見的激光粒度儀的測試范圍一般在300um以下，隨著粉體超細(xì)化趨勢的增長效高化，激光粒度儀的測試范圍也在向超細(xì)方向發(fā) 展生產效率。而水煤漿激光粒度儀在測試范圍上的主要矛盾則恰恰相反，就是要對粗端顆粒進(jìn)行有效測量統籌推進，測試上限必須大于700um行業內卷。通過反復(fù)試驗(yàn)和計(jì)算，我們設(shè) 計(jì)了大口徑長焦距的富氏透鏡和回折式光學(xué)系統(tǒng)科普活動，使測試范圍達(dá)到0.68-951um凝聚力量，在此范圍內(nèi)的散射信號都能夠被有效接收，這樣的粒度范圍滿足水煤 漿的粒度測試需要逐漸完善。

3. 大功率的激光器與高靈敏度的光電探測器陣列。由于水煤漿顆粒對光的吸收特性強(qiáng)，散射信號弱了解情況，要使散射信號達(dá)到一定的強(qiáng)度并有效接收參與能力，必須提高 入射光的強(qiáng)度，提高光電探測器的靈敏度長期間。為此我們選用了大功率半導(dǎo)體激光器新的力量，該激光器的功率是一般激光粒度儀所用激光器的5倍。同時研制成功了具有76個 光電探測器的高靈敏度的光電探測器陣列是目前主流。該器件采用大規(guī)模集成電路的制造工藝分享，在同一個硅片上通過多次光刻而成，這樣不僅了光電探測器的靈敏度便利性，而且 在線性范圍內(nèi)每個光電探測器的線性度一致開展研究。不僅如此，由于采用多達(dá)76個光電接收器陣列信息化，是儀器的分辨率大大提高力量。

4. 精密三維自動對焦系統(tǒng)和長壽命的激光器。激光粒度儀是一種精密的光學(xué)儀器。光電探測器的中心點(diǎn)直徑只有50um方式之一。光電探測器就分布在該中心點(diǎn) 外不同半徑的同心圓上。因此對焦系統(tǒng)稍有偏移深刻認識，*的匯聚光束就將照射在靠近圓心的光電探測器上首要任務，光電探測器將處于飽和狀態(tài)，無法接收有效的散射信號情況較常見。在 此狀態(tài)下進(jìn)行測試，將產(chǎn)生錯誤的測試結(jié)果標準。為此我們研制了精密三維自動對焦系統(tǒng)喜愛。該系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制軟件等組成保障。步進(jìn)電機(jī)的控制精度小于 10um重要的角色，可以在電腦控制下隨時矯正焦點(diǎn)的偏差，使系統(tǒng)始終處于*狀態(tài)體製。激光器是激光粒度儀的關(guān)鍵部件要落實好。該器件的質(zhì)量、性能向好態勢、壽命對整個系統(tǒng)有著至關(guān)重 要的影響相對簡便。本系統(tǒng)所采用的激光器為半導(dǎo)體激光器，它的壽命是一般氦-氖激光器的4倍更默契了，并且不需要預(yù)熱特性，功耗低，可連續(xù)長時間工作流程，因此大大降低了儀器的故 障率共創輝煌。

5. 軟件系統(tǒng)。激光粒度儀的關(guān)鍵在于如何將散射信號還原成粒度信息等特點。這個還原過程就是軟件的運(yùn)行過程使用。本儀器的軟件全程采用米氏散射理論，充分考 慮顆粒的吸收特性不合理波動，儀器背景建言直達、樣品濃度等因素，得到的分析數(shù)據(jù)具有很好的真實(shí)性上高質量。此外精準調控，通過該軟件可以實(shí)時監(jiān)測測量過程，可直接觀察測量過程中樣品濃度建設應用、 粒度優化程度、分散狀態(tài)的變化情況。還具有結(jié)果存儲應用的因素之一、查詢基礎、比較、合并、編輯長效機製、刪除、幫助等功能聽得進。打印報告單具有中深入、英文六種不同的格式，內(nèi)容包括區(qū)間粒度分布數(shù) 據(jù)與直方圖全技術方案、累計(jì)粒度分布數(shù)據(jù)與曲線基本情況、典型粒徑值(如D3先進水平、D10、D25充分發揮、D50共享、D75、D84全面展示、D90姿勢、D97、D98)等等服務。報告單的格式重要平臺、版 面、顏色提高、字體可以根據(jù)需要任意編輯全面闡釋。系統(tǒng)采用串行信號通訊方式，儀器可以與任何型號的與IBM兼容的電腦相連結構。

四適應性強、BT-2002型水煤漿激光粒度儀的性能指標(biāo)

1. 基本指標(biāo)與性能：
   (1) 測定范圍：1-2600微米。
        (2) 重復(fù)性誤差：  <3%（測標(biāo)樣時D50值的均方差）競爭力所在。
   (3) 測定時間：3分鐘/次能力建設。      
        (4) 樣品濃度(遮光率)：30%-60%。

2. 測試對象：
   (1) 各種水煤漿先進的解決方案、各種煤粉
   (2) 各種粒度較粗的其它粉體產(chǎn)品基礎、各種催化劑、各種化工原料與產(chǎn)品以及非金屬礦產(chǎn)品等研究進展。

3. 基本特點(diǎn)：
      (1) 采用進(jìn)口大功率半導(dǎo)體激光器要素配置改革，單色性好，壽命長構建。由特殊設(shè)計(jì)的大口徑長焦距富氏透鏡等組成的精密光學(xué)準(zhǔn)值系統(tǒng)緊密相關，配合多達(dá)76通道多元光電接收器陣列，使測量范圍達(dá)到0.68-951微米適合水煤漿的粒度檢測與控制平臺建設。
      (2) 采用精密三維自動對焦系統(tǒng)與控制軟件重要組成部分，單步調(diào)節(jié)精度僅10微米。實(shí)現(xiàn)在電腦控制下自動完成多元光電探測器陣列中心與光束焦點(diǎn)的定位先進技術，使系統(tǒng)始終處于*狀態(tài)傳承，進(jìn)一步提高了儀器的測量精度與性。
      (3) 采用大容量大流量蠕動循環(huán)分散系統(tǒng)合作，集樣品稀釋具有重要意義、超聲波分散、電動攪拌、蠕動循環(huán)勃勃生機、排放清洗等功能于一體調解製度；由不銹鋼與硅橡膠管組成的循環(huán)管路，耐腐蝕形式，免維護(hù)；*設(shè)計(jì)的蠕動泵使樣品僅在密閉的管路里循環(huán)流動一站式服務，不與外部任何物體接觸功能，決不污染、破壞樣品支撐作用。
      (4) 儀器采用的成型工藝積極性，結(jié)構(gòu)緊湊合理，外形美觀大方解決，使用維護(hù)方便性能；采用的抗干擾技術(shù)，使儀器的電氣穩(wěn)定性更好不斷豐富，故障率更低方案。

五、水煤漿激光粒度儀的應(yīng)用

       水煤漿漿料的縮分方法：用100-500毫升的燒杯同時，從生產(chǎn)線上取適量的樣品實施體系。如果漿料太粘稠加適量的水稀釋一下，然后用玻璃棒或小勺充分?jǐn)嚢杈鶆蚍?，從中部取出大約1克到循環(huán)泵的試樣池中技術創新，準(zhǔn)備測試。

1. 水煤漿干樣的縮分方法：
   (1)勺取法：用小勺多點(diǎn)（至少四點(diǎn)）取樣開展研究。勺取時應(yīng)將進(jìn)入小勺中的樣品全部留用高質量，不得抖出一部分，保留一部分力量。
        (2)圓錐四分法：將試樣堆成圓錐體可靠，用薄板將其垂直切成相等的四份，將對角的兩份混合再堆成圓錐體表示，也按上法縮分不久前，直到其中一份的量符合需要（一般每份1克左右）為止。      
        (3)分樣器法：將實(shí)驗(yàn)室樣品全部倒入分樣器中質生產力，經(jīng)過分樣器均分后取出其中一份機構，如這一份的量還多，應(yīng)再倒入分樣器中進(jìn)行縮分提升行動，直到其中一份（或幾份）的量滿足要求為止更適合。

2. 介質(zhì)：用BT-2002型水煤漿激光粒度分布儀進(jìn)行粒度測量前要先將樣品與水在試樣池中混合配制成一定濃度的懸浮液，用于配制懸浮液的水叫做 介質(zhì)交流。用于水煤漿粒度測試的介質(zhì)一般用較干凈的自來水就可以了引人註目。如果自來水所含的雜質(zhì)較多關註，則應(yīng)經(jīng)過沉淀或過濾等凈化處理后再用。檢查自來水是否可以直接 用來做介質(zhì)的方法一是用肉眼觀察拓展，看有無明顯的懸浮物提供堅實支撐；二是進(jìn)行背景測量，看背景框中的右端是否有連續(xù)的信號出現(xiàn)。如果上述兩點(diǎn)是肯定的創造更多，那么所用的水就 應(yīng)該進(jìn)行凈化處理了。

3. 分散劑：分散劑是指加入到介質(zhì)中的少量的能使介質(zhì)表面張力顯著降低好宣講，從而使顆粒表面得到良好潤濕作用的物質(zhì)連日來。水煤漿常用的分散劑有六偏磷酸 鈉、焦磷酸鈉等不斷進步。分散劑的作用有二信息化技術，其一可以加快"團(tuán)粒"的分解，使顆粒處于單個顆粒狀態(tài)認為；其二可延長單個顆粒重新團(tuán)聚成"團(tuán)粒"的時間責任製。在測量過程中應(yīng) 根據(jù)樣品的不同，選用相應(yīng)的分散劑良好。分散劑的用量不宜太多去完善，一般為介質(zhì)重量的千分之二至千分之五之間，使用時將分散劑按上述比例加到介質(zhì)中薄弱點，待分散劑充分 溶解后即可使用上高質量。

4. 樣品濃度：將加有分散劑的水約500ml加到循環(huán)泵試樣池中，然后加入適量待測樣品(約1克)并打開攪拌器和超聲波分散器對樣品進(jìn)行攪拌分散 約3分鐘效高。配制懸浮液的關(guān)鍵是要掌握好樣品的濃度建設應用。由于水煤漿的粗細(xì)程度，比重廣度和深度、光學(xué)特性等都有所不同應用的因素之一，所以對不同樣品來說懸浮液的濃度也各不相同。一般 說來日漸深入，樣品越細(xì)奮勇向前，用量越少；樣品越粗預期，用量就越多經驗。懸浮液的濃度終要滿足濃度測量時光能分布的要求，一般要求濃度測量是光能分布大值為20--60之 間加強宣傳，特殊情況應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定合適的濃度值敢於監督。懸浮液的濃度太大或太小對測試都是不利的。濃度過大互動式宣講，顆粒間的相互作用加劇組建，從而影響正常的顆粒狀態(tài)用的舒心；濃度過 小，樣品代表性差深入交流研討。這些都將對測試結(jié)果產(chǎn)生不利影響模式。

5. 測試：調(diào)整好樣品的濃度，就可以進(jìn)行測試了集聚效應。測試時可以設(shè)定多次測試模式適應能力，測試結(jié)束后可以打印、保存測試結(jié)果節點。根據(jù)水煤漿及其粒度分布的特 點(diǎn)，國家水煤漿工程技術(shù)中心和丹東百特儀器有限公司合作要求，在一年多的時間里經(jīng)過上百次的試驗(yàn)和不斷完善，于2002年研制成功適合水煤漿粒度測試的新型的 激光粒度儀-----BT-2002型激光粒度儀。結(jié)束了水煤漿粒度測試儀器依賴進(jìn)口的歷史開放以來，為國內(nèi)水煤漿廠家提供了一種價格低的特性、性能好，維修方便能力建設。 服務(wù)及時高效、另配件供應(yīng)充足的一種新型的激光粒度儀。該儀器自研制成功以來基礎，已經(jīng)為遼寧領域、山東、山西要素配置改革、北京、云南、黑龍江等多家水煤漿企業(yè)和科研單位選用無障礙， 受到廣泛好評體系，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。通過進(jìn)一步的普及推廣高產，BT-2002型水煤漿激光粒度儀必將對水煤漿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)註入新的動力。