液体颗粒计数器的实验设计摘要:本论文主要设计研发一种液体颗粒计数器。颗粒计数器是一种测量液体中不溶颗粒的浓度,其浓度可以用颗粒的体积(质量)与液体的体积(质量)比表示。在实验中我们用体积比来表示浓度。根据Mie散射理论,设计了一种颗粒计数器的实验装置并进行了相关的实验研究,通过测量粒径为5um、10um、25um、76um的标准样品颗粒,测量结果基本准确。通过对测量结果地观察,分析了产生误差的原因并提出相应的改进意见。本论文的主要创新点有:第一,用凸透镜聚集散射光,用一个探测器接收,取代了环形探测器。第二,运用环形光阑收集一定角度范围内的散射光,利用这一角度范围内的光强来表示颗粒大小与光强的关系,避免使用空间多位探测器收集大角度的散射光。关键词:米氏散射;激光粒度仪;颗粒计数器Abstract:Thispapermainlyintroducesakindofliquidparticlecounterofexperiments.Particlecounterisameasureofliquidinsolublegraintheconcentrationofthestar,canusethevolumeofparticles(quality)andthevolumeofliquid(quality)thansaid.Inexperimentswithvolumeweboardsaid.Thispapermainlydesigndevelopingaliquidparticlecounter,usinglaserlightredpointlikedo,accordingtotheMiescatteringtheory,collectcertainanglewithinthescopeofthescatteringlight,againthroughthephotoelectrictransforma-tionandcalculatedmeasuredliquidsizedistribution.Thereasonabledesignofthelightpathandthecorrespondingsoftware,measuringthesizefor5um,10um,25um,76umstandardsampleparticleresultsbasicright.Thisexperimenttothemaininnovationpoints:first,withaburninggatheredscatteringlight,withadetectorsreceiving,replacedtheannulardetector,reducethecosts.Second,tocollectcertainAnglewithinthescopeofthescatteringthelight,usethisAnglewithinthescopeofthelightintensitytotheparticlesizeandlightsaidstrongrelationshipbetween,avoidtousethespaceprobescollectmorethanlargeAnglescatteringlight,reducethecostandreducethesizeoftheinstrument.Keyword:Miescattering,laserparticlesizeanalyzer,particlecounter1.Mie散射理论Mie散射理论是德国科学家GustavMie于1908年,用麦克斯韦的经典波动光学理论,加上适当的边界条件,解出了任意直径,任意折射率的均匀球型颗粒的散射光强角度分布的严格数学解。目前市场上的各种光散射测径仪器的基本原理就是基于Mie散射理论及其近似解[2]。1.1Mie散射基本公式如图1.1所示,一束入射波长为,强度为I0的平面线偏光沿Z轴正向传播,照射在颗粒上,其电场振动方向与X轴平行图1.1散射示意图设位于坐标原点的球型散射颗粒的直径为d,相对折射率为m。根据Mie散射理论,散射光场某点P的散射光强可写为:2I022isinicos(2.1.1)Ir,,12224r式中r为点P到散射颗粒的距离、为散射角。i1和i2称为散射强度函数,分别表示平行与垂直于散射面(由r和z定义的平面)的强度分量,可用散射振幅函数分别表为:i1S1(2.1.2)2i2S2(2.1.3)2按Mie散射理论,散射振幅函数表达式为S12n1nncosbnncos(2.1.4)nn1n12n1anncosbnncos(2.1.5)n1nn1S2式中n、bn为Mie散射系数,表达式为:''nmannmamnn'mn'nmnn''nm(2.1.6)mmnnnbn'mn'nmmnn其中,为颗粒尺寸参数:Z表示m或。Jdz、zH21zz、nzJ1znn2n222121221、zHnz分别表示半整阶的贝赛尔函数和第二类汉克函数。12n2'n、n'表示n和n分别对各自变量的微商。式中n、n为散射角函数,表达式为:ncos1Pn1cos(2.1.7)sind1ncosPn...