光纖式動態(tài)光散射粒度儀研究.pdf

1、動態(tài)光散射技術廣泛應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中傳輸，容易受灰塵、外界光線及振動的干擾，導致系統(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，導致相關函數(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、設計了入射光路，通過透鏡焦距與焦點處光斑直徑的關系計算透鏡焦距；設計了接收光路，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，完成接收光路的設計。對光路的校準進行研究，利用激光束進行校準，實現(xiàn)了光路的準直。
　　4、利用本文研制的粒度儀分別對五種不同粒徑的標準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，對兩種測量結果進行了對比與分析。結果表明，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，完成了光纖式動態(tài)光散射粒