激光噴霧粒度儀是一種基于激光散射原理的高精度測量設(shè)備,專門用于分析噴霧、氣霧劑、粉霧劑等微小顆粒的尺寸分布及動態(tài)特性。其核心原理是當(dāng)激光束照射到噴霧顆粒時,顆粒會對入射光產(chǎn)生散射作用,散射光的強度及角度分布與顆粒粒徑直接相關(guān)——大顆粒散射光角度小、信號強,小顆粒則相反。通過測量散射光的角度分布與強度,并結(jié)合Mie理論或Fraunhofer衍射模型(適用于>5μm顆粒),儀器可反算出顆粒的粒徑分布。
該儀器具備顯著的技術(shù)優(yōu)勢:測量范圍廣,可覆蓋0.1μm至30000μm的粒徑,滿足從氣溶膠到高壓霧滴的多場景需求;采樣速率高,達kHz級別,能捕捉噴霧的瞬態(tài)變化過程,實現(xiàn)實時分析;采用非接觸測量方式,避免了傳統(tǒng)篩分法對樣品的物理干擾,確保測量結(jié)果的真實性;同時,儀器經(jīng)過防震處理,光路系統(tǒng)穩(wěn)定,防塵設(shè)計延長了使用壽命。
要獲得準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果,掌握正確的使用技巧至關(guān)重要。以下是
激光噴霧粒度儀關(guān)鍵的使用技巧:
一、測量前的準(zhǔn)備與設(shè)置
光學(xué)系統(tǒng)校準(zhǔn)與清潔
技巧:每次使用前,必須使用標(biāo)準(zhǔn)微粒(如乳膠球)對儀器進行校準(zhǔn),確保測量精度。特別重要的是保持發(fā)射和接收透鏡的絕對清潔。噴霧環(huán)境易產(chǎn)生飛濺或干涸殘留物,務(wù)必在測量前后用專用鏡頭紙和無水乙醇仔細擦拭透鏡表面。
目的:避免灰塵或污漬散射激光,導(dǎo)致信號噪聲增大或測量失真。
選擇合適的測試距離和角度
技巧:根據(jù)噴霧類型(扇形、實心圓錐、空心圓錐)和噴霧速度,調(diào)整發(fā)射器和接收器之間的距離以及它們與噴霧軸線的夾角。通常遵循制造商推薦的“最佳測量區(qū)”(Focal Zone)。對于高速噴霧,可能需要更長的距離以保證液滴在測量區(qū)內(nèi)充分分散。
目的:確保激光束能完q覆蓋噴霧截面,且接收器能捕捉到所有衍射光,避免信號飽和或丟失。
正確設(shè)置儀器參數(shù)
技巧:
折射率(Refractive Index)和吸收率(Absorption):根據(jù)被測液體的物理性質(zhì)精確輸入。這是影響反演算法準(zhǔn)確性的最關(guān)鍵參數(shù)之一。
分散介質(zhì)(Dispersion Medium):通常為“空氣”。
遮光度(Obscuration):這是一個核心指標(biāo),表示激光束被遮擋的程度。理想的遮光度范圍通常在5%-15%之間。過高(>20%)會導(dǎo)致多重散射,使結(jié)果偏大;過低(<2%)則信噪比差,數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)噴霧壓力、稀釋氣體流量或改變測量距離來控制遮光度。
采樣時間/平均次數(shù):對于不穩(wěn)定的噴霧,應(yīng)設(shè)置較長的采樣時間或較高的平均次數(shù),以獲得更具代表性的平均粒徑分布。
二、噴霧條件的優(yōu)化
穩(wěn)定噴霧源
技巧:確保供液泵、氣源(如果是氣助式噴嘴)的壓力和流量高度穩(wěn)定。任何波動都會直接反映在粒徑測量結(jié)果上。建議使用穩(wěn)壓閥和緩沖罐。
目的:獲得重復(fù)性好、可信度高的數(shù)據(jù)。
避免干擾和背景噪聲
技巧:
在暗室或避光環(huán)境下操作,防止環(huán)境光干擾探測器。
確保測量區(qū)域無強氣流(如空調(diào)風(fēng)、人員走動),以免擾動噴霧形態(tài)。
如果測量高溫噴霧(如火焰噴霧),需評估熱輻射對探測器的影響,必要時使用濾光片或冷卻裝置。
考慮液滴蒸發(fā)
技巧:對于易揮發(fā)性液體(如酒精、溶劑),液滴在飛行過程中會因蒸發(fā)而變小。測量點應(yīng)盡可能靠近噴嘴出口,以獲取z接近實際霧化效果的數(shù)據(jù)。同時,在報告結(jié)果時需注明測量位置,并意識到數(shù)據(jù)反映的是該位置的狀態(tài),而非源頭。
三、測量過程中的操作
實時監(jiān)控與調(diào)整
技巧:在測量過程中,密切觀察軟件界面上的原始信號(散射光能分布圖)和遮光度。如果信號出現(xiàn)異常(如某一級別信號突然歸零或飽和),或遮光度超出理想范圍,應(yīng)立即暫停,檢查并調(diào)整實驗條件。
目的:及時發(fā)現(xiàn)問題,避免采集大量無效數(shù)據(jù)。
多點測量與代表性
技巧:單次測量只能反映噴霧場中一個截面的情況。為了全面了解噴霧特性,應(yīng)在不同的軸向距離(離噴嘴遠近)和徑向位置(噴霧邊緣到中心)進行多點測量。
目的:構(gòu)建完整的噴霧場三維粒徑分布圖。
四、數(shù)據(jù)解讀與后處理
理解輸出結(jié)果
技巧:熟練掌握儀器輸出的各種粒徑參數(shù)的意義,如Dv10,Dv50(中位徑),Dv90,平均粒徑、體積分布、數(shù)量分布等。注意區(qū)分是按體積還是按數(shù)量統(tǒng)計的結(jié)果。
目的:正確解讀數(shù)據(jù),用于指導(dǎo)工藝優(yōu)化。
定期維護與保養(yǎng)
技巧:建立定期維護計劃,包括清潔光學(xué)部件、檢查電纜連接、備份校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。長期不用時,應(yīng)妥善存放,避免潮濕和灰塵。
