光纖式動態(tài)光散射粒度儀研究.pdf

1、動態(tài)光散射技術(shù)廣泛應(yīng)用于測量懸浮液中亞微米及納米顆粒的粒度大小及其分布。傳統(tǒng)的動態(tài)光散射系統(tǒng)體積大，顆粒產(chǎn)生的散射光在空氣介質(zhì)中傳輸，容易受灰塵、外界光線及振動的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的信噪比低，從而影響顆粒粒徑測量的精度。為了克服傳統(tǒng)動態(tài)光散射系統(tǒng)的不足，本文研究了光纖式動態(tài)光散射粒度儀。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　1、對散射光到單模光纖和多模光纖的耦合效率進行了對比。分別利用單模光纖和多模光纖接收散射光信號，通過實驗測量

2、了光纖輸出端光信號的功率大小，并比較了粒度儀性能方面的差異。由于散射光到單模光纖的耦合效率低，光電倍增管接收的光通量小，導(dǎo)致相關(guān)函數(shù)曲線信噪比低。而多模光纖容易實現(xiàn)散射光到光纖的耦合，并且具有很高的耦合效率，因此可以顯著提高相關(guān)函數(shù)曲線的信噪比。
　　2、研究了粒度儀的空間相干性問題。通過對影響空間相干性的空間相干角、相干面積以及散射體積進行研究來提高粒度儀相干性。將散射區(qū)看作三維立體光源，由散射區(qū)的光散射幾何原理圖得出空間相干角

3、以及散射體積的大小。由Van Cittert Zernike定理，計算得出相干面積。研究表明，光纖接收探頭的發(fā)散角須小于空間相干角在y-z平面的分量，光電倍增管的接收面積須小于或等于相干面積，且小的散射體積有利于提高粒度儀的空間相干性。
　　3、設(shè)計了入射光路，通過透鏡焦距與焦點處光斑直徑的關(guān)系計算透鏡焦距；設(shè)計了接收光路，根據(jù)光到光纖耦合的條件，計算光闌小孔的大小以及光闌與光纖的距離，并對光纖端面進行剝覆、清潔和切割處理，從而有

4、效地將散射光耦合進多模光纖中，完成接收光路的設(shè)計。對光路的校準(zhǔn)進行研究，利用激光束進行校準(zhǔn)，實現(xiàn)了光路的準(zhǔn)直。
　　4、利用本文研制的粒度儀分別對五種不同粒徑的標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯顆粒進行測量，同時與傳統(tǒng)測量裝置進行了對比測試，對于得到的光強自相關(guān)函數(shù)采用累積反演算法計算出了顆粒粒徑，對兩種測量結(jié)果進行了對比與分析。結(jié)果表明，光纖式動態(tài)光散射粒度儀可以提高測量精度。
　　本文基于動態(tài)光散射原理，利用光纖技術(shù)，完成了光纖式動態(tài)光散射粒