全自动激光粒度仪的研制

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激光微粒测量技术是激光研究领域的重要研究课题,并广泛地应用于工业、化工、医药等领域。近二十年来,该技术得到了极大发展和应用,应用该技术进行微粒测量的激光粒度测试仪也应运而生。传统的激光粒度测试仪基于夫琅和费衍射理论原理进行粒度测量,该理论由于计算简单快捷而被广泛采用,但该理论测量范围较小的缺陷严重的限制了它的应用范围。 米氏(Mie)散射理论是另一个经典的光散射理论,它最大的特点是可用于任何尺寸段颗粒的测量,但是其复杂的计算过程限制了它的应用。近年来,计算机技术和计算算法的进步使得该理论在激光粒度测试仪中的应用和实现成为可能。 本文首先详细介绍了米氏散射的基本原理以及求解方法,并深入讨论了关于E=TW病态矩阵的数据处理的几种主要算法,在综合各种算法的优缺点的基础上,最终确定采用动态系统参数辨识算法。我们针对此算法收敛速度过慢的缺点,进行了改进,通过合理选择迭代公式的参数,将μAT换成D1AT,减少了迭代次数,从而大大地提高了算法的运行速度。 本文还针对国内市场上激光粒度仪的自动化程度低的缺点,合理设计粒度测试流程,通过对下位机硬件电路和上位机控制电路的优化设计,首次研究开发出一种新型全自动激光粒度仪。用户只要通过上位机就可以实现对粒度仪的全自动控制,大大提高了系统的自动化程度,方便了用户使用。 通过对算法和系统软硬件的整体设计,在实现系统基本功能的基础上,拓宽了测量范围,提高了测量精度,并实现了整个系统的自动化控制。实验结果验证,我们所研制的全自动化激光粒度仪,在扩展了测量范围的前提下,其测样结果完全符合国家标准要求,并且精度有很大提高。目前,已经形成产品,并已在市场上推广。
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