四通道激光粒子計數(shù)器是光學(xué)傳感器的探測激光經(jīng)塵埃粒子散射后,被光敏元件接收并產(chǎn)生脈沖信號;
該脈沖信號被輸出并放大,然后進(jìn)行數(shù)字信號處理,通過與標(biāo)準(zhǔn)粒子信號進(jìn)行比較,將對比結(jié)果用不同的參數(shù)表示出來。
空氣中的微粒在光的照射下會發(fā)生散射,這種現(xiàn)象叫光散射。
光散射和微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關(guān)。
是就散射光強(qiáng)度和微粒大小而言,有一個基本規(guī)律,就是微粒散射光的強(qiáng)度隨微粒的表面積增加而增大。
這樣只要測定散射光的強(qiáng)度就可推知微粒的大小,實(shí)際上,每個粒子產(chǎn)生的散射光強(qiáng)度很弱,是一個很小的光脈沖;
需要通過光電轉(zhuǎn)換器的放大作用,把光脈沖轉(zhuǎn)化為信號幅度較大的電脈沖,然后再經(jīng)過電子線路的進(jìn)一步放大和甄別,從而完成對大量電脈沖的計數(shù)工作。
此時,電脈沖數(shù)量對應(yīng)于微粒的個數(shù),電脈沖的幅度對應(yīng)于微粒的大小。這就是光散射式激光塵埃粒子計數(shù)器的基本原理。
四通道激光粒子計數(shù)器的電路系統(tǒng)介紹
不同粒徑大小的粒子經(jīng)激光塵埃粒子計數(shù)器的光電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后,會產(chǎn)生不同幅度(電壓)的電脈沖信號,粒徑越大,脈沖電壓越高。
號電壓與粒徑之間的關(guān)系,也叫轉(zhuǎn)換靈敏度。對于給定的四通道激光粒子計數(shù)器,粒徑大小與脈沖電壓是一一對應(yīng)的。
例如某臺四通道激光粒子計數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度為0.3μm對應(yīng)69mv,0.5μm對應(yīng)531mv,1.0μm對應(yīng)701mv等,;
激光塵埃粒子計數(shù)器檢測到一個脈沖為100mv,則這個粒子的大小肯定大于0.3μm而小于0.5μm。
激光塵埃粒子計數(shù)器是測量大于等于某一粒徑的粒子數(shù)量的儀器,其內(nèi)部電路就是統(tǒng)計大于等于某一電壓值的脈沖數(shù)量的電路。
對于上段中的例子,測量空氣中大于等于0.3μm粒子的數(shù)量,在電路中就是統(tǒng)計大于等于69mv的脈沖的個數(shù);
測量大于等于0.5μm粒子的數(shù)量,在電路中就是統(tǒng)計大于等于531mv的脈沖的個數(shù),依此類推。
所以儀器對塵埃粒子的測量,主要靠轉(zhuǎn)換靈敏度這個參數(shù)。
另外需要說明的是,每臺四通道激光粒子計數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度均不同,在出廠時及以后須定期用標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn),以獲得zui佳轉(zhuǎn)換靈敏度值。
電路系統(tǒng)就是完成對脈沖信號的放大、甄別、計數(shù)的電路。此外還包括電源、控制、顯示、計算、打印等電路。
激光粒子計數(shù)器因其測試粒子數(shù)量及密度的準(zhǔn)確性而深受潔凈區(qū)檢測人員的認(rèn)可,目前市場上流行的激光粒子計數(shù)器品牌很多,但是,按照用于粒子計數(shù)的激光器的種類來劃分,主要有兩種: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。
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,成為粒子計數(shù)器的優(yōu)先選擇。
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。
總之,激光粒子粒度分析器是用物理的方法測試固體顆粒的大小和分布的一種儀器。根據(jù)測試原理的不同分為沉降式粒度儀、沉降天平、激光粒度儀、光學(xué)顆粒計數(shù)器、電阻式顆粒計數(shù)器、顆粒圖像分析儀等。
1、測試場所
該儀器以在超凈間內(nèi)使用為前提。請避免在辦公室?切削加工車間?屋外?吸煙處等一般的工作場所和超凈室的更衣室使用。容易污染本體內(nèi)部,加快維修周期。
2、連接采樣管
在采集遠(yuǎn)處的空氣時,在本體上部的進(jìn)入口上接上采樣管(用戶準(zhǔn)備)。
使用采樣管時的注意事項(xiàng)
材質(zhì):采樣管請使用金屬(不銹鋼?銅?鋼?合金)?玻璃或者合成樹脂的(無耐電性非可塑性的管)。
長度:采樣管如過長,因配管的彎曲而產(chǎn)生壓力損失,折彎而產(chǎn)生堵塞,容易縮短內(nèi)部泵的壽命,加快維修周期。另外,產(chǎn)生粒子的沉降損失,降低測試精度。采樣管的長度,請使用1m以下的長度。
壓力損失:如壓力損失過大,將不能保證吸引流量0.1(±10%)cf/min。采樣管的壓力損失請保持在1kPa(約100mmH2O)以下。
激光粒子計數(shù)器測試后的注意事項(xiàng):
內(nèi)部清洗:
如在高濃度的環(huán)境下測試,有時將污染本體的內(nèi)部。測試結(jié)束時或高濃度測試后,請一定進(jìn)行內(nèi)部的清洗。
內(nèi)部清洗?保管方法:
?、偾逑辞罢垖⒈倔w的泵停止(停止測試)。
?、谟酶綆У墓?,請把過濾器插到本體上部的進(jìn)入口上。
管兒插到進(jìn)入口時,因管兒的折彎,有可能一時堵住吸引口。此時,如果是測試狀態(tài),泵將產(chǎn)生超負(fù)荷,縮短泵的使用壽命。因此,請注意。
?、蹨y試單位設(shè)定為計數(shù)值(CNT)后,請開始測試。
?、苡嫈?shù)值穩(wěn)定,確認(rèn)不增加?減少的狀態(tài)保持10秒以上后,請結(jié)束測試。
?、菡堦P(guān)掉電源,把帽兒裝到進(jìn)入口上。
保管時,本體內(nèi)部有受到污染的可能,所以,請務(wù)必蓋上帽兒。