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,國家水煤漿工程技術中心與丹東百特儀器有限公司合作,經(jīng)過一年多的刻苦攻關和成百上千 次的實驗,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,結(jié)束了水煤漿粒度測試*依賴進口的歷史。從此國內(nèi)水煤 漿用戶可以用上性能優(yōu)良,價格低廉、服務及時、零配件供應充足的激光粒度儀,其綜合性能指標達到了國外同類儀器的先進水平。
- 大容量的、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,它包括蠕動循環(huán)泵、超聲波分散器、攪拌器、測試窗組件、 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、恢復來使樣品流動的。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。它的流量達到2000ml/分鐘,zui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,配以功率 50W、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)。由直流電機和特制的葉片組成的攪拌器,將使水池中的樣品時時刻刻處于均 勻懸浮狀態(tài),保證輸送到儀器中的樣品均勻一致。測試窗是由石英玻璃制成,具有良好的光學特性,耐磨擦耐腐蝕,拆卸和安裝極為方便。排放裝置是由特殊設計的 控制閥和相應的管路組成,操作方便、安全可靠、絕不漏水。
- 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,隨著粉體超細化趨勢的增長,激光粒度儀的測試范圍也在向超細方向發(fā) 展。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,就是要保證對粗端顆粒進行有效測量,測試上限必須大于700um。通過反復試驗和計算,我們設 計了大口徑長焦距的富氏透鏡和回折式光學系統(tǒng),使測試范圍達到0.68-951um,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*水煤 漿的粒度測試需要。
- 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,散射信號弱,要使散射信號達到一定的強度并有效接收,必須提高 入射光的強度,提高光電探測器的靈敏度。為此我們選用了大功率半導體激光器,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。該器件采用大規(guī)模集成電路的制造工藝,在同一個硅片上通過多次光刻而成,這樣不僅保證了光電探測器的靈敏度,而且 在線性范圍內(nèi)每個光電探測器的線性度*一致。不僅如此,由于采用多達76個光電接收器陣列,是儀器的分辨率大大提高。
- 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儀器。光電探測器的中心點直徑只有50um。光電探測器就分布在該中心點 外不同半徑的同心圓上。因此對焦系統(tǒng)稍有偏移,*的匯聚光束就將照射在靠近圓心的光電探測器上,光電探測器將處于飽和狀態(tài),無法接收有效的散射信號。在 此狀態(tài)下進行測試,將產(chǎn)生錯誤的測試結(jié)果。為此我們研制了精密三維自動對焦系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括步進電機、執(zhí)行機構、控制軟件等組成。步進電機的控制精度小于 10um,可以在電腦控制下隨時矯正焦點的偏差,使系統(tǒng)始終處于*狀態(tài)。激光器是激光粒度儀的關鍵部件。該器件的質(zhì)量、性能、壽命對整個系統(tǒng)有著至關重 要的影響。本系統(tǒng)所采用的激光器為半導體激光器,它的壽命是一般氦-氖激光器的4倍,并且不需要預熱,功耗低,可連續(xù)長時間工作,因此大大降低了儀器的故 障率。
- 軟件系統(tǒng)。激光粒度儀的關鍵在于如何將散射信號還原成粒度信息。這個還原過程就是軟件的運行過程。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,儀器背景、樣品濃度等因素,得到的分析數(shù)據(jù)具有很好的真實性。此外,通過該軟件可以實時監(jiān)測測量過程,可直觀察測量過程中樣品濃度、粒 度、分散狀態(tài)的變化情況。還具有結(jié)果存儲、查詢、比較、合并、編輯、刪除、幫助等功能功能。打印報告單具有中、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、累計粒度分布數(shù)據(jù)與曲線、典型粒徑值(如D3、D10、D25、D50、D75、D84、D90、D97、D98)等等。報告單的格式、版 面、顏色、字體可以根據(jù)需要任意編輯。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