便携式激光粒度分析仪.PDF

便携式激光粒度分析仪 张勇张希民山东建筑材料工业学院 郭艳丽山东建材设计研究院 任中京山东建筑材料工业学院 摘要：粒度测量，特别是超细粉的粒度测量在粉体技术方面逐步引起人们的着遍 重视。传统方法受到测量速度和精度的限制。文中提出了利用激光散射的原理测 量粒度大小分布的原理和结构。重点讨论了单片机系统的软硬件设计。所研制的 粒度分析仪具有便携，易操作，测量速度快，测量准确等优点。在粉体加工等领 域得到广泛地应用。 关键词：便携式激光粒度分析仪单片机 The Portable Laser Particle Sizer Zhang yong zhang ximin guo yanli ren zhongjing Abstract :The measure of particle, especially the measure in exceed thin powder,It is arosed the universal recongnition on the technology of powdery object,The method of tradition has been limited by speed and precision of measure. This article put foreard the theory and structure of measuring particle sizer has portable ,simple operate,high measure speed and high measure precision .It is wide in the field of powdery ect. Keywords :portable laser particle sizer singechip 1 激光粒度仪的原理和结构 激光粒度分析仪有激光源，超生分散系统，光电转换系统和单片机系统组成。其测量 原理如图1 所示。 激光源发出的激光经扩束一准直系统C 以平行光照射载有待测颗粒的样品窗S上，超生系统将样品的颗粒分散，使其不能粘接， 以便保证测量的准确性。当经超生分散的样品流过样品窗S时，颗粒群的散射光由富立叶 透镜L接受，在L 的后焦面上用环行列阵光电探测器D接受颗粒群的散射谱，转换为电流信 号，经信号处理和A / D转换送人单片机系统，单片机将采集到的数据经过分析和计算，显示颗粒大小的统计数 据和分布曲线。同时可以打印输出。 2 激光粒度仪单片机系统的硬件设计 光电探测器将颗粒群的散射谱转换成恒流信号，经I/ V 转换器转换成电压信号，由于该值非常小，且动态范围宽，我们采用程控放大器对其进行 放大。程控放大器设定四种放大倍数，由软件控制，分别为1 倍、2 倍、4倍、8倍。信号强采用高放大倍数，反之采用低放大倍数。这样可以使所有的信号均 在A / D 转换器要求的范围内。40路信号经多路转换器分时采样。A / D转换器采用高精度的12位AD 574，转换时间为25 即以保证采样的速度和精度。单片机采用性能价格比较高的MCS一51 系列031，外扩展程序存储器和数据存储器，扩展显示器接口、打印机接口、按键接口、A / D转换器接口和多路转换器控制接口。显示器采用128 x 64点阵式液晶显示器，可以显示数据表格和曲线，显示直观、方便。打印机采用TP-24 的微型打印机，该打印机是字符点阵式打印机，可以方便地打印数据表格和曲线。另外系 统采用美国储器配合使用，通过软件控制区分时钟数据和RAM数据。由于环行列阵光电探 测器输出40路信号，多路转换器采用5片八选一多路转换芯片CD4O51组成。程控放大器由 运算放大器、多路转换开关和控制电路组成。单片机系统的原理框图如图2所示。 3 激光粒度仪单片机系统的软件设计 首先，让纯净水流过样品窗S，用1 : 1放大倍数采样光电探测器的输出信号，存人数据存储器中，作为背景值，每次进行颗粒采 样时要分别减去其背景值。对每一路信号进行采样时，首先以2倍放大采样，判断其值范围 ，以决定提高放大倍数还是降低放大倍数。若其值在要求的范围内，将该值除以放大倍数 还原成实际值存人数据存储器。对40路信号分别进行以上处理, 完成