专利名称：检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置及方法
技术领域：
本发明涉及光电检测的领域，尤其涉及一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的装 置及方法。
背景技术：
颗粒决定着水泥的凝结时间、颜料着色的能力、化学催化剂的活性、食品的味道、 药物的效力和冶金粉末的烧结收缩等，对颗粒大小及形状的测量已成为一项基本技术，有 极其广泛的应用。光探测器工作时所在的工作区跟光探测器接收到的光强度有很大的关系，当光强 度太强时，光探测器工作在饱和区，会导致输出信号的失真；而当光强度太弱时，光探测器 本身所产生的噪声会严重干扰到待测信号，很难从其输出中提取出有用的信号；所以，只有 当光强度处于一定的范围内，使光探测器工作在线性工作区时，才能从光探测器的输出中 提取出有用的不失真的信号，达到更加有效的信号检测。所以，只有确保颗粒检测仪的光探 测器工作在线性工作区时，才能更加精确地进行颗粒检测。目前，颗粒检测技术已经是一门相当成熟的技术，颗粒检测装置有很多种。例如， 2007年9月5日公告的CN101029863A的中国发明专利说明书公开了水中微小颗粒在线测 量方法及装置，该发明利用光阻法对水中的颗粒进行测量，但该装置无法判断光探测器工 作点是否处于线性区。2007年3月21日公告的CN1932475A的中国发明专利说明书公开 了颗粒检测装置及用于该装置的颗粒检测方法，该发明也无法判断光探测器工作点是否处 于线性工作区。现在市面上是很多颗粒检测仪，比如Malvern MS2000激光粒度仪，欧美克 EasizerfO，BettersizdOOO智能激光粒度仪等等，虽然测量精度高，测量范围广，但其价格 昂贵，测量的物质形态单一，并且无法知道其光探测器工作点所在的工作区域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置及方法，基于 本发明的装置，可以使其光探测器工作在线性工作区，进而能更加精确地进行颗粒检测。一方面，本发明公开了一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，包括依据预 定位置依次布置的激光器、外调制装置、柱透镜组、样品池、聚焦透镜和光探测器；其中，所 述外调制装置用于产生检测信号，并将所述检测信号加载到激光器发出的激光束上；所述 装置还包括示波器和处理电路，所述光探测器通过信号线分别与所述示波器、所述处理电 路相连接，用于将来自于所述外调制装置的所述检测信号显示到所述示波器上并在所述处 理电路上进行处理。上述检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，优选所述激光器与所述外调制装置 之间还设置有准直装置。上述检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，优选所述外调制装置为电光调制装 置、声光调制装置或磁光调制装置。
上述检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，优选所述激光器为半导体激光器， 所述半导体激光器的功率为1 10瓦。上述检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，优选所述光探测器为光电二极管。上述检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，优选所述样品池为长方体，所述样 品池设置有透光窗口。另一方面，本发明还公开了一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的方法，所述方 法基于检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，所述装置包括，依据预定位置依次布置的 激光器、外调制装置、柱透镜组、样品池、聚焦透镜和光探测器；所述装置还包括示波器和处 理电路，所述光探测器通过信号线分别与所述示波器、所述处理电路相连接；所述方法包括 如下步骤开启所述激光器，所述外调制装置与所述示波器，调制所述外调制装置，使调制 信号为预定形状波形，由小到大逐渐调节所述激光器的输出功率，直至观察到的所述输出 波形与所述预定形状波形相比出现畸变；观察到的所述输出波形与所述预定形状波形相比 未出现畸变时，所述检测颗粒检测仪光探测器的工作点位于线性区；观察到的所述输出波 形与所述预定形状波形相比出现畸变时，所述检测颗粒检测仪光探测器的工作点位于非线 性区。上述检测颗粒检测仪光探测器工作点的方法，优选所述预定形状的波形为正三角 形。相比于现有技术，本发明的有益效果如下首先，本发明是在光阻法检测颗粒的基础上在光路中加入一个外调制装置，通过 外调制装置将信号加载到激光束上，通过光探测器检测光信号并在示波器显示出接收到的 外调制信号的波形，再通过调节激光器的输出功率，直到观察到的波形与外调制信号一致， 从而确保探测器的工作点处于线性工作区，这样可以大大提高其测量精度。其次，本发明适用于任何以光阻法为基础的颗粒检测仪，应用范围广。此外，本发明装置结构设计简单，成本低廉，操作方便，有利于广泛应用。
图1为本发明检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置实施例的光路结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明在光阻法检测颗粒的基础上，通过在其光路中加入一个外调制装置，利用 外调制装置将信号加载到激光束上，再通过调节激光器的输出功率与观察示波器上的输出 波形，以确认颗粒检测仪的光探测器工作点在线性工作区。本发明所用激光器为功率1-10W的半导体激光器；聚焦透镜的焦距为4cm，直径为 4cm ；光探测器是光敏面为2*2mm2的普通光电二极管；外调制装置或是电光调制装置，或是 声光调制装置，或是磁光调制装置；示波器的型号是Tektronix TDX1012。装置实施例实施例一
装置的组装将激光器1，准直装置2，外调制装置3，柱透镜组4，样品池5，聚焦透镜6，光探测 器7等器件按图1所示的原理图固定在光学支架上，并调整好彼此之间的距离，然后再将处 理电路8与示波器9连接到光探测器7上。其中，外调制装置3采用电光调制装置。具体操作打开激光器1，外调制装置3与示波器9的开关。调制外调制装置3，使调制信号 为正三角波，观察示波器9上的输出波形。由小到大逐渐调节激光器1的输出功率，并观察 示波器9上的输出波形，当观察到的波形与外调制信号一样，也为正三角波时，说明该颗粒 检测仪的光探测器工作点处于线性工作区。接着，将循环系统接到样品池上，便可以更为精 确地进行颗粒检测了。实施例二装置的组装将激光器1，准直装置2，外调制装置3，柱透镜组4，样品池5，聚焦透镜6，光探测 器7等器件按图1所示的原理图固定在光学支架上，并调整好彼此之间的距离，然后再将处 理电路8与示波器9连接到光探测器7上。其中，外调制装置3采用声光调制装置。具体操作打开激光器1，外调制装置3与示波器9的开关。调制外调制装置3，使调制信号 为正三角波，观察示波器9上的输出波形。由小到大逐渐调节激光器1的输出功率，并观察 示波器9上的输出波形，当观察到的波形与外调制信号一样，也为正三角波时，说明该颗粒 检测仪的光探测器工作点处于线性工作区。接着，将循环系统接到样品池上，便可以更为精 确地进行颗粒检测了。实施例三装置的组装将激光器1，准直装置2，外调制装置3，柱透镜组4，样品池5，聚焦透镜6，光探测 器7等器件按图1所示的原理图固定在光学支架上，并调整好彼此之间的距离，然后再将处 理电路8与示波器9连接到光探测器7上。其中，外调制装置3采用磁光调制装置。具体操作打开激光器1，外调制装置3与示波器9的开关。调制外调制装置3，使调制信号 为正三角波，观察示波器9上的输出波形。由小到大逐渐调节激光器1的输出功率，并观察 示波器9上的输出波形，当观察到的波形与外调制信号一样，也为正三角波时，说明该颗粒 检测仪的光探测器工作点处于线性工作区。接着，将循环系统接到样品池上，便可以更为精 确地进行颗粒检测了。方法实施例另一方面，本发明还公开了一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的方法，该方法 基于检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，所述装置包括，依据预定位置依次布置的激 光器、外调制装置、柱透镜组、样品池、聚焦透镜和光探测器；所述装置还包括示波器和处理 电路，所述光探测器通过信号线分别与所述示波器、所述处理电路相连接；所述方法包括如 下步骤开启所述激光器，所述外调制装置与所述示波器，调制所述外调制装置，使调制信 号为预定形状波形，由小到大逐渐调节所述激光器的输出功率，直至观察到的所述输出波形与所述预定形状波形一致。其中，预定形状的波形可以为正三角形，但并不局限于此。
以上对本发明所提供的一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置及方法进行 详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，其特征在于，包括依据预定位置依次布置的激光器、外调制装置、柱透镜组、样品池、聚焦透镜和光探测器；其中，所述外调制装置用于产生检测信号，并将所述检测信号加载到激光器发出的激光束上；所述装置还包括示波器和处理电路，所述光探测器通过信号线分别与所述示波器、所述处理电路相连接，用于将来自于所述外调制装置的所述检测信号显示到所述示波器上并在所述处理电路上进行处理。
2.根据权利要求1所述的检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，其特征在于，所述 激光器与所述外调制装置之间还设置有准直装置。
3.根据权利要求1所述的检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，其特征在于，所述 外调制装置为电光调制装置、声光调制装置或磁光调制装置。
4.根据权利要求1所述的检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，其特征在于，所述 激光器为半导体激光器，所述半导体激光器的功率为1 10瓦。
5.根据权利要求1所述的检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，其特征在于，所述 光探测器为光电二极管。
6.根据权利要求1所述的检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，其特征在于，所述 样品池为长方体，所述样品池设置有透光窗口。
7.—种检测颗粒检测仪光探测器工作点的方法，其特征在于，所述方法基于检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置，所述装置包括，依据预定位置 依次布置的激光器、外调制装置、柱透镜组、样品池、聚焦透镜和光探测器；所述装置还包括 示波器和处理电路，所述光探测器通过信号线分别与所述示波器、所述处理电路相连接；所 述方法包括如下步骤开启所述激光器，所述外调制装置与所述示波器，调制所述外调制装置，使调制信号为 预定形状波形，由小到大逐渐调节所述激光器的输出功率，直至观察到的所述输出波形与 所述预定形状波形相比出现畸变；观察到的所述输出波形与所述预定形状波形相比未出现 畸变时，所述检测颗粒检测仪光探测器的工作点位于线性区；观察到的所述输出波形与所 述预定形状波形相比出现畸变时，所述检测颗粒检测仪光探测器的工作点位于非线性区。
8.根据权利要求7所述的检测颗粒检测仪光探测器工作点的方法，其特征在于，所述 预定形状的波形为正三角形。
全文摘要
本发明公开了一种检测颗粒检测仪光探测器工作点的装置及方法。该装置包括依据预定位置依次布置的激光器、外调制装置、柱透镜组、样品池、聚焦透镜和光探测器；其中，所述外调制装置用于产生检测信号，并将所述检测信号加载到激光器发出的激光束上；所述装置还包括示波器和处理电路，所述光探测器通过信号线分别与所述示波器、所述处理电路相连接，用于将来自于所述外调制装置的所述检测信号显示到所述示波器上并在所述处理电路上进行处理。基于本发明，可以使光探测器工作在线性工作区，进而能更加精确地进行颗粒检测。
文档编号G01N15/02GK101852712SQ20101017405
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者冯震, 姜上尉, 盛新志, 陈晓涌, 黄宇军 申请人:北京交通大学