激光喷雾粒度仪是一种基于激光散射原理的高精度测量设备,专门用于分析喷雾、气雾剂、粉雾剂等微小颗粒的尺寸分布及动态特性。其核心原理是当激光束照射到喷雾颗粒时,颗粒会对入射光产生散射作用,散射光的强度及角度分布与颗粒粒径直接相关——大颗粒散射光角度小、信号强,小颗粒则相反。通过测量散射光的角度分布与强度,并结合Mie理论或Fraunhofer衍射模型(适用于>5μm颗粒),仪器可反算出颗粒的粒径分布。
该仪器具备显著的技术优势:测量范围广,可覆盖0.1μm至30000μm的粒径,满足从气溶胶到高压雾滴的多场景需求;采样速率高,达kHz级别,能捕捉喷雾的瞬态变化过程,实现实时分析;采用非接触测量方式,避免了传统筛分法对样品的物理干扰,确保测量结果的真实性;同时,仪器经过防震处理,光路系统稳定,防尘设计延长了使用寿命。
要获得准确可靠的测量结果,掌握正确的使用技巧至关重要。以下是
激光喷雾粒度仪关键的使用技巧:
一、测量前的准备与设置
光学系统校准与清洁
技巧:每次使用前,必须使用标准微粒(如乳胶球)对仪器进行校准,确保测量精度。特别重要的是保持发射和接收透镜的绝对清洁。喷雾环境易产生飞溅或干涸残留物,务必在测量前后用专用镜头纸和无水乙醇仔细擦拭透镜表面。
目的:避免灰尘或污渍散射激光,导致信号噪声增大或测量失真。
选择合适的测试距离和角度
技巧:根据喷雾类型(扇形、实心圆锥、空心圆锥)和喷雾速度,调整发射器和接收器之间的距离以及它们与喷雾轴线的夹角。通常遵循制造商推荐的“最佳测量区”(Focal Zone)。对于高速喷雾,可能需要更长的距离以保证液滴在测量区内充分分散。
目的:确保激光束能完q覆盖喷雾截面,且接收器能捕捉到所有衍射光,避免信号饱和或丢失。
正确设置仪器参数
技巧:
折射率(Refractive Index)和吸收率(Absorption):根据被测液体的物理性质精确输入。这是影响反演算法准确性的最关键参数之一。
分散介质(Dispersion Medium):通常为“空气”。
遮光度(Obscuration):这是一个核心指标,表示激光束被遮挡的程度。理想的遮光度范围通常在5%-15%之间。过高(>20%)会导致多重散射,使结果偏大;过低(<2%)则信噪比差,数据不稳定。通过调节喷雾压力、稀释气体流量或改变测量距离来控制遮光度。
采样时间/平均次数:对于不稳定的喷雾,应设置较长的采样时间或较高的平均次数,以获得更具代表性的平均粒径分布。
二、喷雾条件的优化
稳定喷雾源
技巧:确保供液泵、气源(如果是气助式喷嘴)的压力和流量高度稳定。任何波动都会直接反映在粒径测量结果上。建议使用稳压阀和缓冲罐。
目的:获得重复性好、可信度高的数据。
避免干扰和背景噪声
技巧:
在暗室或避光环境下操作,防止环境光干扰探测器。
确保测量区域无强气流(如空调风、人员走动),以免扰动喷雾形态。
如果测量高温喷雾(如火焰喷雾),需评估热辐射对探测器的影响,必要时使用滤光片或冷却装置。
考虑液滴蒸发
技巧:对于易挥发性液体(如酒精、溶剂),液滴在飞行过程中会因蒸发而变小。测量点应尽可能靠近喷嘴出口,以获取z接近实际雾化效果的数据。同时,在报告结果时需注明测量位置,并意识到数据反映的是该位置的状态,而非源头。
三、测量过程中的操作
实时监控与调整
技巧:在测量过程中,密切观察软件界面上的原始信号(散射光能分布图)和遮光度。如果信号出现异常(如某一级别信号突然归零或饱和),或遮光度超出理想范围,应立即暂停,检查并调整实验条件。
目的:及时发现问题,避免采集大量无效数据。
多点测量与代表性
技巧:单次测量只能反映喷雾场中一个截面的情况。为了全面了解喷雾特性,应在不同的轴向距离(离喷嘴远近)和径向位置(喷雾边缘到中心)进行多点测量。
目的:构建完整的喷雾场三维粒径分布图。
四、数据解读与后处理
理解输出结果
技巧:熟练掌握仪器输出的各种粒径参数的意义,如Dv10,Dv50(中位径),Dv90,平均粒径、体积分布、数量分布等。注意区分是按体积还是按数量统计的结果。
目的:正确解读数据,用于指导工艺优化。
定期维护与保养
技巧:建立定期维护计划,包括清洁光学部件、检查电缆连接、备份校准数据等。长期不用时,应妥善存放,避免潮湿和灰尘。
