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水煤漿激光粒度儀的研制
根據水煤漿粒度測試的特殊情況，結合多年的激光粒度儀器的制造經驗，國家水煤漿工程技術中心與丹東百特儀器有限公司合作，經過一年多的刻苦攻關和成百上千 次的實驗，終于在2002年下半年研制成功國內*臺水煤漿的激光粒度儀。該儀器的研制成功，結束了水煤漿粒度測試*依賴進口的歷史。從此國內水煤 漿用戶可以用上性能優良，價格低廉、服務及時、零配件供應充足的激光粒度儀，其綜合性能指標達到了國外同類儀器的先進水平。
- 大容量的、大流量的循環分散系統。循環分散系統是激光粒度儀系統中的一個重要的裝置，它包括蠕動循環泵、超聲波分散器、攪拌器、測試窗組件、 水池與排放裝置等。蠕動循環泵是一種通過對彈性*的硅橡膠管的交替快速擠壓、恢復來使樣品流動的。由于循環過程中外力不直接與顆粒接觸，所以不會對顆粒 造成任何影響。它的流量達到2000ml/分鐘，zui大的水煤漿顆粒也不會沉淀在管路中。超聲波分散器直接固定在容積為800ml的水池底部，配以功率 50W、頻率40KHZ的驅動電路,僅三分鐘就會使水煤漿顆粒處于良好的分散狀態。由直流電機和特制的葉片組成的攪拌器，將使水池中的樣品時時刻刻處于均 勻懸浮狀態，保證輸送到儀器中的樣品均勻一致。測試窗是由石英玻璃制成，具有良好的光學特性，耐磨擦耐腐蝕，拆卸和安裝極為方便。排放裝置是由特殊設計的 控制閥和相應的管路組成，操作方便、安全可靠、絕不漏水。
- 拓寬儀器的測試范圍。常見的激光粒度儀的測試范圍一般在300um以下，隨著粉體超細化趨勢的增長，激光粒度儀的測試范圍也在向超細方向發 展。而水煤漿激光粒度儀在測試范圍上的主要矛盾則恰恰相反，就是要保證對粗端顆粒進行有效測量，測試上限必須大于700um。通過反復試驗和計算，我們設 計了大口徑長焦距的富氏透鏡和回折式光學系統，使測試范圍達到0.68-951um，在此范圍內的散射信號都能夠被有效接收，這樣的粒度范圍*水煤 漿的粒度測試需要。
- 大功率的激光器與高靈敏度的光電探測器陣列。由于水煤漿顆粒對光的吸收特性強，散射信號弱，要使散射信號達到一定的強度并有效接收，必須提高 入射光的強度，提高光電探測器的靈敏度。為此我們選用了大功率半導體激光器，該激光器的功率是一般激光粒度儀所用激光器的5倍。同時研制成功了具有76個 光電探測器的高靈敏度的光電探測器陣列。該器件采用大規模集成電路的制造工藝，在同一個硅片上通過多次光刻而成，這樣不僅保證了光電探測器的靈敏度，而且 在線性范圍內每個光電探測器的線性度*一致。不僅如此，由于采用多達76個光電接收器陣列，是儀器的分辨率大大提高。
- 精密三維自動對焦系統和長壽命的激光器。激光粒度儀是一種精密的光學儀器。光電探測器的中心點直徑只有50um。光電探測器就分布在該中心點 外不同半徑的同心圓上。因此對焦系統稍有偏移，*的匯聚光束就將照射在靠近圓心的光電探測器上，光電探測器將處于飽和狀態，無法接收有效的散射信號。在 此狀態下進行測試，將產生錯誤的測試結果。為此我們研制了精密三維自動對焦系統。該系統包括步進電機、執行機構、控制軟件等組成。步進電機的控制精度小于 10um，可以在電腦控制下隨時矯正焦點的偏差，使系統始終處于*狀態。激光器是激光粒度儀的關鍵部件。該器件的質量、性能、壽命對整個系統有著至關重 要的影響。本系統所采用的激光器為半導體激光器，它的壽命是一般氦-氖激光器的4倍，并且不需要預熱，功耗低，可連續長時間工作，因此大大降低了儀器的故 障率。
- 軟件系統。激光粒度儀的關鍵在于如何將散射信號還原成粒度信息。這個還原過程就是軟件的運行過程。本儀器的軟件全程采用米氏散射理論，充分考 慮顆粒的吸收特性，儀器背景、樣品濃度等因素，得到的分析數據具有很好的真實性。此外，通過該軟件可以實時監測測量過程，可直觀察測量過程中樣品濃度、粒 度、分散狀態的變化情況。還具有結果存儲、查詢、比較、合并、編輯、刪除、幫助等功能功能。打印報告單具有中、英文六種不同的格式，內容包括區間粒度分布 數據與直方圖、累計粒度分布數據與曲線、典型粒徑值（如D3、D10、D25、D50、D75、D84、D90、D97、D98）等等。報告單的格式、版 面、顏色、字體可以根據需要任意編輯。系統采用串行信號通訊方式，儀器可以與任何型號的與IBM兼容的電腦相連