激光粒度分布仪是基于颗粒对光的散射原理讲解
激光粒度仪的工作原理
激光粒度仪的工作原理
激光粒度仪的工作原理基于光散射原理。
当光线通过不均匀介质时，它与介质中的颗粒相互作用，产生吸收、反射、折射、透射和衍射等现象，使光线偏离原先的光路。
激光粒度仪通过测量散射光的强度、能量等信号，然后依据散射原理对这些信息进行计算解读，从而获取颗粒的尺寸信息。
具体来说，激光器发出的激光经过扩束和准直后成为平行光，颗粒在平行光照射下产生散射。
在某一方向下，粒子的散射光能量的大小取决于颗粒的尺寸和形貌。
根据这种原理，可以推导出粒子的粒度及其分布信息。
激光粒度仪的测量方法主要有静态光散射法和动态光散射法。
静态光散射法获取的是一次得到的瞬时信息，而动态光散射法是通过测量光强随时间的变化来实现粒度测量的。
激光粒度仪具有广泛的应用领域，包括实验研究、食品、电子、建材、机械、化工、冶金，甚至一些军工和航空航天工程中也离不开激光粒度仪的应用。
激光粒度仪的工作原理分析 激光粒度仪工作原理
激光粒度仪的工作原理分析激光粒度仪工作原理激光粒度仪是通过测量颗粒群的衍射光谱经计算机处理来分析其颗粒分布的。
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。
激光粒度仪是依据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。
由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻拦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。
当光束碰到颗粒阻拦时，一部分光将发生散射现象。
散射光的传播方向将与主光荣的传播方向形成一个夹角。
散射理论和结果证明，散射角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的角就越小；颗粒越小，产生的散射光的角就越大。
激光粒度仪经典的光路由发射、接受和测量窗口等三部分构成。
发射部分由光源和光束处理器件构成，紧要是为仪器供应单色的平行光作为照明光。
接收器是仪器光学结构的关键。
测量窗口紧要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区，以便仪器获得样品的粒度信息。
接收器由傅立叶选镜和光电探测器阵列构成。
所谓傅立叶选镜就是针对物方在无限远，像方在后焦面的情况除去像差的选镜。
激光粒度仪的光学结构是一个光学傅立叶变换系统，即系统的察看面为系统的后焦面。
由于焦平面上的光强分布等于物体（不论其放置在透镜前的什么位置）的光振幅分布函数的数学傅立叶变换的模的平方，即物体光振幅分布的频谱。
激光粒度仪将探测器放在透镜的后焦面上，因此相同传播方向的平行光将聚焦在探测器的同一点上。
据测器由多个中心在光轴上的同心圆环构成，每一环是一个独立的探测单元。
这样的探测器又称为环形光电探测器阵列，简称光电探测器阵列。
激光器发出的激光束经聚焦、低通滤波和准直后，变成直径为8～25 mm的平行光。
平行光束照到测量窗口内的颗粒后，发生散射。
散射光经过傅立叶透镜后，同样散射角的光被聚焦到探测器的同一半径上。
一个探测单元输出的光电信号就代表一个角度范围（大小由探测器的内、外半径之差及透镜的焦距决议）内的散射光能量，各单元输出的信号就构成了散射光能的分布。
激光粒径仪原理
激光粒径仪原理激光粒径仪是一种常用的粒度分析仪器，主要用于测量颗粒物料的粒径分布。
它通过激光光束对颗粒进行照射，并根据散射光的特性来确定颗粒的粒径大小。
下面将详细介绍激光粒径仪的原理和工作过程。
激光粒径仪的工作原理主要基于散射光的理论。
当激光光束照射到颗粒上时，光束会被颗粒吸收、散射或透过。
其中，散射光是最重要的信号。
根据散射光的强度和角度分布，可以推导出颗粒的粒径分布。
激光粒径仪通常采用激光光源，通过透镜将激光光束聚焦到样品中。
样品中的颗粒会散射出光线，形成一个散射角度范围。
激光粒径仪通过探测器接收散射光，并测量其强度和角度。
根据散射光的强度和角度分布，可以计算出颗粒的粒径信息。
激光粒径仪一般采用两种散射光检测方式，即前向散射和侧向散射。
前向散射是指激光光束照射到颗粒上后，散射光在前方的特定角度内被接收和测量。
而侧向散射是指散射光在样品侧面被接收和测量。
这两种散射光的强度和角度分布可以提供不同的粒径信息，因此常常结合使用来得到更准确的结果。
在实际应用中，为了提高测量的准确性，激光粒径仪通常会采用多角度测量和多次测量的方法。
多角度测量指的是在不同的散射角度范围内进行测量，以获得更多的散射光信息。
多次测量则是指对同一样品进行多次测量，以提高数据的可靠性和重复性。
激光粒径仪不仅可以测量颗粒的粒径分布，还可以提供其他参数，如颗粒形态信息、颗粒浓度等。
这些参数对于颗粒物料的研究和生产具有重要意义。
例如，在材料科学领域，粒径分布和形态信息可以用来研究材料的物理性质和工艺性能。
在环境监测中，颗粒浓度可以用来评估空气质量和污染程度。
总结一下，激光粒径仪是一种通过测量散射光的强度和角度分布来确定颗粒粒径的仪器。
它采用激光光源和探测器，通过聚焦和接收散射光来获取颗粒粒径信息。
激光粒径仪的原理和工作过程相对简单，但在实际应用中需要注意测量的准确性和可靠性。
通过合理选择测量参数和方法，激光粒径仪可以广泛应用于颗粒物料的研究和生产领域。
激光粒度仪原理
激光粒度仪原理基于光学散射和多重散射理论。
激光粒度仪的基本构成包括激光发生器、光学系统、样品池、检测器和数据处理系统。
样品在样品池中进行散射，激光束照在样品上，散射光经过光学系统，被接收器接收。
接收器测量颗粒或液滴的散射光强度，并将数据传输到数据处理系统进行处理。
激光粒度仪使用多重散射理论来计算颗粒或液滴的尺寸分布。
多重散射理论指的是光从粒子表面散射后，被其它粒子或者同一粒子的其它部分再次散射。
这种多次散射会导致散射角度、强度的变化，从而提供了粒子的尺寸分布信息。
激光粒度仪还可以进行动态光散射和静态光散射测量。
动态光散射用于测量小尺寸颗粒，其原理是利用布朗运动来获取颗粒的扩散系数，从而计算出颗粒的尺寸分布。
静态光散射用于测量大尺寸颗粒，其原理是利用光学衍射和散射原理，计算出颗粒的尺寸分布。
总之，激光粒度仪利用光学散射和多重散射理论，通过测量颗粒或液滴的散射光强度和散射角度，来计算颗粒或液滴的尺寸分布，广泛应用于化工、制药、食品、冶金、环保等领域中。
粒度分布激光法实验报告
一、实验目的1. 了解激光粒度分布测量的原理和方法。
2. 掌握激光粒度分布测量仪器的操作方法。
3. 通过实验，测定粉末样品的粒度分布，并分析实验结果。
二、实验原理激光粒度分布测量是一种基于激光散射原理的颗粒尺寸分析方法。
当激光束照射到颗粒上时，会发生衍射或散射现象。
散射光的强度与颗粒的大小有关，通过测量散射光的强度，可以计算出颗粒的粒度分布。
实验原理如下：1. 激光束照射到颗粒上，颗粒发生散射，产生散射光。
2. 散射光通过光阑，进入光探测器。
3. 光探测器将散射光转化为电信号。
4. 根据电信号，计算出颗粒的粒度分布。
三、实验仪器与材料1. 激光粒度分布测量仪2. 粉末样品3. 精密天平4. 玻璃瓶5. 超声波清洗器6. 实验记录表四、实验步骤1. 样品准备：准确称取一定量的粉末样品，放入玻璃瓶中，用超声波清洗器清洗样品，使样品充分分散。
2. 仪器调试：打开激光粒度分布测量仪，按照说明书进行仪器调试，确保仪器处于正常工作状态。
3. 测量：将分散好的样品放入样品池中，调整样品池的位置，使激光束照射到样品上。
启动测量程序，记录测量数据。
4. 数据处理：将测量数据输入计算机，利用激光粒度分布测量仪自带的软件进行数据处理，得到粒度分布曲线。
五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验数据，绘制粒度分布曲线，如下所示：（此处插入实验得到的粒度分布曲线图）2. 结果分析从实验结果可以看出，样品的粒度分布主要集中在d1-d2范围内，其中d1为最小粒度，d2为最大粒度。
在此范围内，粒度分布呈现出较为明显的峰值，说明样品中存在一定量的较大颗粒。
此外，曲线在d3处出现拐点，表明样品中存在少量微小颗粒。
六、实验结论1. 激光粒度分布测量法是一种快速、准确的颗粒尺寸分析方法，适用于粉末样品的粒度分布测定。
2. 通过实验，成功测定了样品的粒度分布，并得到了较为准确的实验结果。
3. 激光粒度分布测量法在实际生产中具有广泛的应用前景，可以为颗粒产品的质量控制和工艺优化提供有力支持。
激光粒度分析
Dav：含义是样品所有颗粒的平均粒径 S/m：单位重量的颗粒的表面积之和。比表面积的单位为 m2/kg或cm2/g。比表面积与粒度有一定的关系，粒度越细， 比表面积越大，但这种关系并不一定是正比关系。 拟合系数：指颗粒群的中位径与平均粒径的比值，表示颗 粒群的粒径分布与正态分布的偏离程度。
实验要求
粒度分布可以比较完整、详尽地描述一个粉体样品的粒度 大小，但是由于它太详尽，数据量较大，因而不能一目了 然。在大多数实际应用场合，只要确定了样品的平均粒度 和粒度分布范围，样品的粒度情况也就大体确定了。 我们把用来描述平均粒度和粒度分布范围的参数叫做特征 粒径。
四、表示粒度特性的几个关键指标（特征粒径）： 表示粒度特性的几个关键指标（特征粒径）：
图3 激光粒度仪原理示意图
二、注意事项
注意事项 1.使用前，必须详细阅读使用说明书； 1.使用前，必须详细阅读使用说明书； 使用前 2.仪器内部有强电压，严禁非工作人员私自拆卸仪器； 2.仪器内部有强电压，严禁非工作人员私自拆卸仪器； 仪器内部有强电压 3.避免用眼睛直视激光束，以免影响视力； 3.避免用眼睛直视激光束，以免影响视力； 避免用眼睛直视激光束 4.电源电压波动较大的区域应该加稳压电源， 4.电源电压波动较大的区域应该加稳压电源，仪器必须使用三线接地 电源电压波动较大的区域应该加稳压电源 电源插座，仪器接地必须可靠，并经常检查接线端是否接触良好， 电源插座，仪器接地必须可靠，并经常检查接线端是否接触良好，地 线尽可能远离电源线，避免与电源线交叉和缠绕； 线尽可能远离电源线，避免与电源线交叉和缠绕； 5.主机周围不能有强电、磁干扰源，强电、磁干扰源包括：大电感、 5.主机周围不能有强电、磁干扰源，强电、磁干扰源包括：大电感、 主机周围不能有强电 大电容器件（如大电动机） 大电容器件（如大电动机）等；
激光粒度仪测试原理是什么
激光粒度仪测试原理是什么
激光粒度仪测试原理是利用激光光束通过样品后的光散射来确定样品的粒子大小分布。
具体而言，激光通过样品后与样品中的粒子发生作用，会引起光的散射现象。
散射光的强度和角度与粒子的大小相关，大的粒子会引起较强的散射光强度并以较大的角度散射，而小的粒子则引起较弱的散射光强度并以较小的角度散射。
激光粒度仪通过测量散射光的强度和角度，利用散射光的特征来计算并分析样品中粒子的大小分布。
通常，激光粒度仪会使用多个探测器来测量不同角度的散射光，以增加测试的准确性和范围。
根据散射光的特征数据，可以通过适当的算法计算出样品中粒子的粒径分布，并得到粒子的平均粒径、粒度分布曲线等相关信息。
激光粒度仪及其原理介绍
激光粒度仪及其原理介绍激光粒度分析仪仪是根据光的散射原理测量粉颗粒大小的，是一种比较通用的粒度仪。
其特点是测量的动态范围宽、测量速度快、操作方便，尤其适合测量粒度分布范围宽的粉体和液体雾滴。
对粒度均匀的粉体，比如磨料微粉，要慎重选用。
激光粒度仪集成了激光技术、现代光电技术、电子技术、精密机械和计算机技术，具有测量速度快、动态范围大、操作简便、重复性好等优点，现已成为全世界最流行的粒度测试仪器。
激光粒度仪作为一种新型的粒度测试仪器，已经在其它粉体加工与应用领域得到广泛的应用。
它的特点是测试速度快、重复性好、准确性好、操作简便。
对提高产品质量、降低能源消耗有着重要的意义。
激光粒度仪的原理:激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。
由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。
如图1所示：图1 激光束在无阻碍状态下的传播示意图米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ，θ角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。
即小角度(θ)的散射光是有大颗粒引起的；大角度(θ1)的散射光是由小颗粒引起的，如图2所示。
进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。
这样，测量不同角度上的散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。
图2 不同粒径的颗粒产生不同角度的散射光为了测量不同角度上的散射光的光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。
我们在光束中的适当的位置上放置一个富氏透镜，在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，不同角度的散射光通过富氏透镜照射到多元光电探测器上时，光信号将被转换成电信号并传输到电脑中，通过专用软件对这些信号进行处理，就会准确地得到粒度分布了，如图3所示。
图3 激光粒度仪原理示意图。
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原理
激光粒度分布仪是基于颗粒对光的散射原理，即光与颗粒之间的相互作用以及颗粒对入
射光的散射规律(Mie散射理论)实现对颗粒的粒度测试。
普通物理中说，光在纯净的透明介质中将沿直线传播，但当介质中存在颗粒、液滴或气泡时光束将改变原来的传播方向，而向四周散射。
当一束平行光照射到带小孔的屏幕时，将在小孔的后面产生艾里斑，而艾里斑分布，与小孔的大小密切相关，孔径大的所生成的艾里斑的第一个亮环靠近中心，孔径小的所生成的艾里斑的第一个亮环远离中心（Δθ=1.22λ/d），这就是著名的小孔衍射理论——夫郎和费衍射理论。
依据巴卑涅原理，光路中的颗粒、液滴或气泡如同小孔一样，符合夫郎和费衍射理论，但夫郎和费衍射理论只是Mie散射理论在颗粒粒径远远大于入射光波长（d >>λ）的近似解，Mie理论则是对处于均匀介质中的各向均匀同性的单个介质球在单色平行光照射下的麦可斯韦方程边界条件的严格数学解。
随着科技的进步，激光粒度仪是否完全采用Mie散射理论已成为一种标志。
我公司的激光粒度仪就是完全建立在Mie散射理论的基础上开发的。
Mie散射理论
严格的光散射电磁场理论利用光的电磁波性质，应用麦克斯韦方程对散射颗粒形成的边界条件求解，可以得到各个光散射物理量，但严格求解受诸多因素的影响很难得到精确的结果。
Mie散射理论则是对处于均匀介质中的各向同性的单个球形颗粒在单色平行光照射下的麦克斯韦方程边界条件的严格数学解，其结论如下：
式中y为散射颗粒到观察点之间的距离，I0为入射光的强度，i1和i2称为强度函数，它与颗粒直径、入射光波长λ、相对折射率m和散射角θ有关，其定义如下：
上式中的，，和分别为：
式中和是关于贝塞尔函数和汉克尔函数的函数，P为缔合勒让德函数，d为颗粒的直径根据上面的公式，我们可以得出激光粒度仪在各个角度下的散射光强是不同的，光电接受器上任何一个光电池所接受到的散射光能也因此而有所不同，将I s积分即可求得米氏散射时任一光电池上所接受到得光能量为：
对实际的粉体，因为其有多种大小不等的颗粒组成，其光能分布为：
式中C为常数，在归一化数据处理中忽略不计，W i为第i中大小的粒径所占粉体总体积的百分含量。
整理后可简单写成矩阵形式为：E=TW，式中的T为光能分布系数，即第ni（n为行，i为列）个光能系数为：
由此，结合优秀的分布函数算法求解E=TW矩阵，即可得到我们所需要的粒度分布了。