濕(shi)法(fa)激光(guang)粒(li)度儀作(zuo)為(wei)顆粒(li)表(biao)征(zheng)領(ling)域(yu)的核(he)心(xin)儀(yi)器(qi)，通(tong)過(guo)精密的光(guang)散射原(yuan)理(li)實現(xian)對(dui)微(wei)觀(guan)顆粒(li)體(ti)系(xi)的(de)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)。其(qi)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)融合(he)了光(guang)學物(wu)理(li)、流(liu)體(ti)力學(xue)與(yu)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)等(deng)多學(xue)科知識(shi)。
1.Mie散射理(li)論(lun)的核(he)心(xin)地(di)位(wei)
濕(shi)法(fa)粒(li)度儀的(de)測(ce)量基礎源(yuan)於Mie散射理(li)論(lun)，該(gai)理(li)論(lun)系(xi)統描(miao)述了(le)球(qiu)形顆粒(li)在激光(guang)照射下產(chan)生(sheng)的(de)散射光(guang)強分布規律。系(xi)統通過(guo)He-Ne激光(guang)器(波長632.8nm)產(chan)生(sheng)平(ping)行(xing)光(guang)束，當納(na)米(mi)至(zhi)毫(hao)米(mi)級(ji)顆粒(li)通過測(ce)量(liang)區時，散射光(guang)在40°-150°範圍內(nei)形成特征分(fen)布圖(tu)譜(pu)。探測(ce)器(qi)陣(zhen)列由(you)256個(ge)光(guang)電二(er)極管(guan)組(zu)成，采(cai)用非等間距(ju)排布技(ji)術(shu)，前(qian)向小角(jiao)度(du)(0.1°~5°)配置高密度探測單元以(yi)增(zeng)強微(wei)小顆(ke)粒(li)的響應(ying)靈敏(min)度。
2.動態(tai)采(cai)樣與(yu)光(guang)學聚焦(jiao)系(xi)統的協(xie)同
雙鏡(jing)頭(tou)結構(gou)包含匯聚(ju)透(tou)鏡與(yu)傅(fu)裏(li)葉透(tou)鏡，前(qian)者形成均勻照明場，後(hou)者(zhe)將(jiang)不(bu)同角(jiao)度散射光(guang)精確(que)匯聚(ju)到探測器(qi)面(mian)。循環(huan)進樣系(xi)統采用蠕(ru)動(dong)泵(beng)驅(qu)動，流速(su)穩(wen)定在1000±20mL/min，配合(he)超聲(sheng)分(fen)散單元(40kHz)，確(que)保(bao)顆(ke)粒(li)在測量(liang)前(qian)充分(fen)解團聚。特殊設(she)計的防沈(chen)降(jiang)儲液(ye)池配備(bei)永磁攪(jiao)拌(ban)器(qi)(轉(zhuan)速500-2000rpm可(ke)調)，抑(yi)制顆粒(li)在測量(liang)過(guo)程中的沈(chen)降效(xiao)應(ying)。
3.先(xian)進算法的(de)工(gong)程化實現(xian)
基於夫(fu)瑯(lang)禾費衍(yan)射理(li)論(lun)的改(gai)進型(xing)算法(fa)成功(gong)克服(fu)傳(chuan)統Mie計算(suan)的計(ji)算(suan)瓶(ping)頸(jing)。系(xi)統通過(guo)嵌(qian)入(ru)式GPU實現(xian)實時(shi)並(bing)行(xing)計算(suan)，將(jiang)反(fan)演(yan)時間(jian)壓縮(suo)至200ms以(yi)內(nei)。智(zhi)能(neng)濾(lv)波模塊(kuai)有(you)效抑(yi)制外(wai)界(jie)震(zhen)動(dong)(>8Hz)和雜(za)散光(guang)的幹(gan)擾，信噪(zao)比(bi)提升(sheng)至50:1。內置光(guang)學補償模塊(kuai)可(ke)自(zi)動(dong)修(xiu)正溫度(du)漂(piao)移(±0.5℃/h)引(yin)起的(de)光(guang)程變化，確(que)保(bao)量(liang)程範圍覆蓋(gai)0.1-3500μm全(quan)尺度顆(ke)粒(li)體(ti)系(xi)。
該(gai)技(ji)術(shu)突破傳(chuan)統單參數測(ce)量(liang)的(de)局限(xian)，通(tong)過(guo)多維(wei)度(du)光(guang)學信號(hao)融合(he)，實現(xian)了(le)對復雜(za)顆(ke)粒(li)體(ti)系(xi)(如(ru)混(hun)合(he)粒(li)子(zi)、非球形顆粒(li))的精準(zhun)表(biao)征(zheng)，為(wei)先(xian)進材料(liao)開發(fa)提供可(ke)靠(kao)數(shu)據(ju)支撐。
關(guan)註(zhu)微(wei)信