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粒子計(jì)數(shù)器的發(fā)展歷程-深圳市歐亞精密儀器有限公司

時間:2015/5/11閱讀:1502

空氣粒子計(jì)數(shù)器


    在傳感器的出口處有一個真空裝置,把空氣經(jīng)過傳感器抽走。而空氣中的粒子則將激光散射。散射光又會被后面的聚光鏡聚焦到光學(xué)探測器上,隨后把光轉(zhuǎn)換成電壓信號,并且進(jìn)行放大和濾波。此后,這個信號從模擬的轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,并且由微處理器對它進(jìn)行分類。微處理器會通過接口將計(jì)數(shù)器連接到控制數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)上。


    激光粒子計(jì)數(shù)器


    氣體激光器發(fā)明于1960年,而半導(dǎo)體激光器發(fā)明于1962年。開始時這些激光器很貴,但是隨著它們變成具有經(jīng)濟(jì)效益時,在粒子計(jì)數(shù)器中,就用氣體激光取代了白光。而到了20世紀(jì)80年代末,在絕大多數(shù)場合下,更便宜的半導(dǎo)體激光器又取代了氣體激光器。


    用于粒子計(jì)數(shù)的激光器有兩種:一種是氣體激光器,如氦氖(HeNe)激光器和氬離子(arg-ion)激光器;另外就是半導(dǎo)體激光器。氣體激光器能夠生產(chǎn)強(qiáng)烈的單色光,有時甚至是偏振光。氣體激光器產(chǎn)生準(zhǔn)直高斯光束,而半導(dǎo)體激光器則產(chǎn)生出一個小的發(fā)散點(diǎn)光源,通常發(fā)散光有兩個不同的軸,并且總是出現(xiàn)多種模式。由于發(fā)散光具有多軸性,半導(dǎo)體激光器通常都有一個橢圓形的輸出,這帶來了一定的挑戰(zhàn),也帶來了一定的優(yōu)勢。不同軸的散射光意味著要么勉強(qiáng)接受這一橢圓形的輸出,要么設(shè)計(jì)一套復(fù)雜而昂貴的光學(xué)鏡來做補(bǔ)償。另一方面,橢圓光束很適合用于某些應(yīng)用,利用長軸,可以得到更好的覆蓋范圍。


    總之,氦氖激光器的輸出“直接可用,無需增加任何光學(xué)元件。要想產(chǎn)生類似于氦氖激光器的光束,從半導(dǎo)體激光器出來的光必須經(jīng)過透鏡聚焦,這會導(dǎo)致光能的損耗。但是,半導(dǎo)體激光器的成本低、體積小、工作電壓低、功耗小,成為粒子計(jì)數(shù)器的*選擇。


    在要求高靈敏度的應(yīng)用中,氦氖激光器可以用于開式腔模式,產(chǎn)生很大的功率。因?yàn)闃颖疽ㄟ^光學(xué)空腔諧振器,當(dāng)粒子濃度較高時,激光會中斷(無法維持“Q因子),所以此時這種類型的激光不適用。


    粒子計(jì)數(shù)器的入口噴嘴類型


    進(jìn)入粒子計(jì)數(shù)器的入口樣本對計(jì)數(shù)器的分辨率起著至關(guān)重要的作用。入口有兩種類形:一種是扁平的(寬10mm,高0.1mm),另一種是內(nèi)徑為2-3mm的圓形。


    入口噴嘴為扁平的時,通常激光束是一條與噴嘴同軸的窄線。扁平噴嘴出來的氣流速度相當(dāng)均勻,它通過激光束中zui強(qiáng)而且zui均勻的部分,因此精度zui高。但是,扁平噴嘴的橫截面小,意味著要求真空度高于圓形噴嘴,這樣會增加能耗(這點(diǎn)非常重要,特別是在采用電池供電時)。扁平噴嘴的制造比較復(fù)雜,價格也較高,而且它和激光之間的配合也是一個問題。


    入口噴嘴為圓形時,激光束則通常與入射口的軸線大致成直角。粒子會通過一個非常狹窄,強(qiáng)度很高的激光面。圓形噴嘴比較簡單,因?yàn)樗臋M截面較大,對于速度相同的氣流,對真空度的要求也較低,所以當(dāng)空氣吸入時,能耗也較小。相對于扁平噴嘴,氣流速度較低意味著每個粒子散射的光也更多。形噴嘴的缺點(diǎn)在于它會降低氣流的均勻性,而且激光束的功率不是均勻的;光束會變粗,因而精度較低。


    粒子計(jì)數(shù)器發(fā)展歷程


    空氣粒子計(jì)數(shù)器是測試空氣塵埃粒子顆粒的粒徑及其分布的儀器,由顯微鏡發(fā)展而來,經(jīng)歷了顯微鏡、沉降管、沉降儀、離心沉降儀、顆粒計(jì)數(shù)器、激光空氣粒子計(jì)數(shù)器、PCS納米激光空氣粒子計(jì)數(shù)器的過程,其中因激光空氣粒子計(jì)數(shù)器測試速度快、動態(tài)分布寬、不受人為影響等各方面的優(yōu)勢,而成為近年來很多行業(yè)的主流產(chǎn)品。

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