摘要

       目前已有多種顆粒分析的方法，它們(men) 都有各自的特點。本文介紹一種應用激光微小光斑進行顆粒分析的技術，該方法應用聚焦光斑直徑與(yu) 被測樣品平均顆粒粒徑相近的激光光斑，使其落在樣品顆粒上，在後向獲取信號，經處理得到樣品顆粒分析的結果。它適用於(yu) 河道與(yu) 港口水樣品的泥沙分析，也可以應用在類似的場合。

2 引言

　　對水流的泥沙進行顆粒分析，以獲得泥沙顆粒粒徑分布的情況，是掌握泥沙運動規律的一個(ge) 重要方麵。目前已有一些方法可以進行顆粒分析，其中有傳(chuan) 統的分析方法(如：篩或吸管法)和應用儀(yi) 器分析的方法(如：電傳(chuan) 感、X-射線沉降法、激光和圖像分析等)。

　　本文介紹一種新型的應用激光微小光斑結合多道分析係統進行顆粒分析的技術，它能很好地獲得水樣品中泥沙顆粒的分布情況，是針對河道水流中泥沙的特點而研究的一種技術，比起通常采用的方法，具有結構簡單，檢測速度快，工作可靠，成本低等特點。該技術還可應用到其他類似的顆粒分析。

　　3 工作原理

　　當今激光技術已應用到顆粒分析中，其中有應用激光衍射法和激光散射法等。而激光微小光斑顆粒分析技術不同於(yu) 前兩(liang) 種方法(圖1)。

　　實驗裝置的工作過程是：激光器發出的激光束經過透鏡聚焦，其聚焦點正好落在檢測窗內(nei) 。取樣裝置使水樣品通過檢測窗口，當水中的泥沙顆粒經過激光聚焦點時，光路、泥沙、顆粒在一條直線上。由於(yu) 顆粒的粒徑不同，其擋光的程度也不同，接收管接收到的信號強度也不同。接收到的信號經過放大，進入多道分析係統，由該係統分辨出不同的顆粒粒徑範圍內(nei) 的顆粒數量，由顯示器和記錄儀(yi) 分別顯示和記錄。

       激光微小光斑顆粒分析法的主要特點在於(yu) 讓激光束聚焦後光斑的直徑與(yu) 顆粒粒徑相近，因河流懸沙粒徑分布的峰值通常在10～100μm範圍內(nei) ，所以在本裝置中激光焦點光斑的直徑調整到10μm數量級。其基本光路如圖2所示。激光器發出的激光束經短焦距透鏡聚焦，其焦點落在專(zhuan) 門設計的檢測窗內(nei) ，在檢測窗口後麵的光接收管接收光信號。

　　當顆粒經過檢測窗口時，由於(yu) 粒徑不同，光接收管所接收的光強也不同。又由於(yu) 光斑的直徑與(yu) 顆粒的直徑相近，所以當顆粒經過檢測窗口時出現顆粒粒徑大於(yu) 、相近或小於(yu) 激光光斑三種情況如圖3(a)、(b)、(c)所示。接收管接收的信號經處理後形成0～10V範圍內(nei) 不同幅值的脈衝(chong) 信號，這些信號被輸入到多道分析係統。多道分析係統是一種硬件與(yu) 軟件相結合實現對輸入脈衝(chong) 信號的幅值進行分析的裝置。本實驗所采用的係統中輸入信號的脈衝(chong) 幅值範圍為(wei) 0～10V，通道數為(wei) 4096，也就是說1～10V被等分成4096道，每道分別對應這一範圍內(nei) 不同電壓幅值的脈衝(chong) 信號。當輸入0～10V幅度範圍內(nei) 的脈衝(chong) 到該係統時，不同的電壓幅值的脈衝(chong) 就由對應的通道分別進行計數，從(cong) 而獲得不同電壓幅值的脈衝(chong) 分布曲線。

3 實驗及結果

　　應用上述原理對長江口某采樣點采集的泥樣進行分析實驗。圖4曲線中橫坐標從(cong) 42到150通道，每個(ge) 通道對應不同直徑的顆粒，縱坐標為(wei) 每一通道所采集到的顆粒數。從(cong) 曲線中可以看出顆粒分布的情況。隻要通過定標確定各通道所對應的顆粒直徑範圍，就可以定量確定各種直徑顆粒的分布情況，獲得不同尺寸顆粒數的百分比。送入計算機處理還可以獲得各種尺寸顆粒所占體(ti) 積的百分比。

參考文獻

　　1　P.J.Lindsay, J.B.Percival, A.C.Tsai, M.H.M.Wyger-gangs, 1998:Investigation of Automated Particle size Anal-ysis Techniques. Current Research 1998-E; Geological　Survey of Canada,p.173～182.

　　2　汪霖,沈劍峰.一種光閥響應時間的檢測技術.杭州大學學報,1997,24(2):143～144.