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粒子計數(shù)器結構構造

2013年12月03日 09:08:22人氣:2361來源:蘇州長留凈化科技有限公司

  hbzhan內容導讀:粒子計數(shù)器是使用傳感器的典型設計;氣流、激光、以及聚光鏡彼此成直角。
  
  在傳感器的出口處有一個真空裝置,把空氣經過傳感器抽走。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探測器上,隨后把光轉換成電壓信號,并且進行放大和濾波。此后,這個信號從模擬的轉換成數(shù)字信號,并且由微處理器對它進行分類。微處理器也會通過接口將計數(shù)器連接到控制數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)上。
  
  激光
  
  氣體激光器發(fā)明于1960年,而半導體激光器發(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濟效益時,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80年代末,在絕大多數(shù)場合下,更便宜的半導體激光器又取代了氣體激光器。
  
  用于粒子計數(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(argon-ion)激光器;另外就是半導體激光器[5]。氣體激光器能夠生產強烈的單色光,有時甚至是偏振光。氣體激光器產生準直高斯光束,而半導體激光器則產生出一個小的發(fā)散點光源,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接受這一橢圓形的輸出,要么設計一套復雜而昂貴的光學鏡來做補償。另一方面,橢圓光束很適合用于某些應用,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”,無需增加任何光學元件。要想產生類似于氦氖激光器的光束,從半導體激光器出來的光必須經過透鏡聚焦,這會導致光能的損耗。但是,半導體激光器的成本低、體積小、工作電壓低、功耗小,成為粒子計數(shù)器的*選擇。
  
  在要求高靈敏度的應用中,氦氖激光器可以用于開式腔模式[6],產生很大的功率。因為樣本要通過光學空腔諧振器,當粒子濃度較高時,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。
  
  入口噴嘴
  
  進入粒子計數(shù)器的入口樣本對計數(shù)器的分辨率起著至關重要的作用。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。
  
  而入口噴嘴為圓形時,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,強度很高的激光面。
  
  每種類型的噴嘴各有優(yōu)缺點。扁平噴嘴出來的氣流速度相當均勻,它通過激光束中zui強而且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雜,價格也較高,而且它和激光之間的配合也是一個問題。
  
  圓形噴嘴比較簡單,因為它的橫截面較大,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。圓形噴嘴的缺點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。
關鍵詞:傳感器 電池
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