基于光纤式动态光散射互相关技术的颗粒测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于光纤式动态光散射互相关技术的颗粒测量方法及装置。激光器与样品池内的第一光纤探针构成入射光路，在样品池内的第二光纤探针与第一光纤探针构成散射光路，散射光经耦合器、第一、第二光探测器后、再经数字相关器和微机构成动态散射光信号探测与处理单元。激光通过第一光纤探针照射到颗粒样品池中，颗粒将激光进行散射，散射光经第二光纤探针接收，通过耦合器分光后进入到两个光探测器中转换成脉冲信号读入微机求出粒径。省去了传统的光学元件,使得系统体积大大减小，更重要的是光纤探针可以直接插入样品溶液中,又可对高浓度样品进行直接测量,实现了工业生产的在线监测和远距离测控。

主权项

一种基于光纤式动态光散射互相关技术的颗粒测量方法，其特征在于该方法的步骤如下：（1）以激光器作为光源，激光由光纤传输经第一光纤探针照射到盛有颗粒的样品池内；（2）由第二光纤探针接收散射光信号；（3）通过耦合器分光，采用光电倍增管作为光探测器，将测得的散射光信号转换成脉冲信号，该脉冲信号的频率变化反映散射光的光强波动；（4）数字相关器根据脉冲信号计算出互相关函数，对于单分散颗粒体系，其互相关函数G₁₂(τ)的表达式为：G₁₂（τ）＝1+β₁₂exp（‑2Dq²τ）  （1）对于多分散颗粒体系，其互相关函数G₁₂(τ)的表达式为：$G_{12}\left(\tau \right)=1-{\beta }_{12}{\int }_{D\left(\min \right)}^{D\left(\max \right)}P\left(D\right)\exp (-2D{q}^2\tau )\mathrm{dD}$式中：$D=\frac{k_{B}T}{3\mathrm{\pi \eta d}}$β₁₂为约束信噪比常数，D为颗粒布朗运动强度的平移扩散系数，P(D)为颗粒的扩散系数分布，k_B为Boltzman常数，T为绝对温度，η为溶液粘度，d为颗粒直径，q为散射矢量，τ为延迟时间，D(max)、D(min)分别代表可能的最大和最小粒子的平移扩散系数；（5）根据互相关函数曲线确定颗粒粒径，并由微机计算出粒径大小。