基于光学视觉原理的界面化学分析仪器 分析仪技术指标

    界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，如其中一相为气体，这种界面通常称作为表面。严格说表面应是液体和固体与其饱和蒸汽之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。
    在固体和液体相接触的界面处，或在两种不同液体相接触的界面上，单位面积内两种物质的分子，各自相对于本相内部相同数量的分子过剩自由能之加和值，就称为界面张力。界面张力，也叫液体的表面张力，就是液体与空气间的界面张力。而界面化学分析仪器一般用来测试分析液-液的界面张力或液-气的表面张力。
    界面化学分析仪器在应用中还需要用光学成像系统来进行分析。毕竟，计算机系统再先进也无法与人一样可以直接识别图像。因而，光学系统设计的先进性是仪器中所有的关键。
    通常，光学成像系统由放大一定倍率的镜头和CCD组成。而具体成像的效果只有看实际图片方可以清晰的了解到。好的成像效果的标准为图像背景清晰，不影响整体观察。前景有很好的成像，具体到实感。
    下图是用AFT-ZL系列镜头和Microvision系列相机拍的液体（水或油）临界面的图片，用于做基于光学视觉原理的界面化学分析仪器，再加之高精度、高稳定的进口传感器技术，全面提了高表面张力和界面张力分析数据的可靠性。
  
    艾菲特工业镜头和Microvision系列工业相机，凭借其先进的技术优势及良好的功能特点，已经被广泛用于用于高精度检测、高精度尺寸测量、目标定位、文字识别、显微图像、医学图像采集、证件制作、文档电子化、工业检测、PCB检测、半导体及元器件检测等视觉领域。本文转自：中国机器视觉商城 http://www.china-vision.com.cn/。

以往的粒度分析方法通常采用筛分或沉降法。常用的沉降法存在着检测速度慢(尤其对小粒子)、重复性差、对非球型粒子误差大、不适用于混合物料(即粒子比重必须一致才能较准确)、动态范围窄等缺点。随着激光衍射法的发明，粒度测量完全克服了沉降法所带来的弊端，大大减轻了劳动强度及加快了样品检测速度(从半小时缩短到了1分钟)。

激光衍射法测量粒度大小基于以下事实：即小粒子对激光的散射角大，大粒子对激光的散射角小。通过散射角的大小测量即可换算出粒子大小。其依据的光学理论为米氏理论和弗朗霍夫理论。其中弗朗霍夫理论为大颗粒米氏理论的近似，即忽略了米氏理论的虚数子集，并且假定颗粒不透明；并忽略光散射系数和吸收系数，即设定所有分散剂和分散质的光学参数均为1，因此数学处理上要简单得多，对有色物质和小粒子误差也大得多。同样，近似的米氏理论对乳化液也不适用。

另外，根据瑞利散射定律，散射光的光强与颗粒直径的六次方成正比，与散射光的光源波长的四次方成反比。这意味着颗粒直径减少10倍，散射光强减弱100万倍!而光源波长越短，散射光强度越高。

再者，由于小粒子散射角大，而主检测器面积有限，一般只能接受到较多45度角的散射光(即大于0.5微米的粒子)。那么，如何检测小粒子，如何克服小粒子光散射能量低，超出主检测器范围的问题，就成为评价激光粒度分析技术的关键。

所以，判断激光粒度分析仪的优劣，主要看其以下几个方面：

1粒度测量范围粒度范围宽，适合的应用广。不仅要看其仪器所报出的范围，而是看超出主检测器面积的小粒子散射(〈0.5μm〉如何检测。

可以的途径是全范围直接检测，这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试，再用计算机拟合成一张图谱，肯定带来误差。

2激光光源一般选用2mW激光器，功率太小则散射光能量低，造成灵敏度低；另外，气体光源波长短，稳定性优于固体光源。

检测器 因为激光衍射光环半径越大，光强越弱，极易造成小粒子信/噪比降低而漏检，所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。检测器的发展经历了圆形，半圆形和扇形几个阶段。

3.1英国马尔文公司较新一代的检测器

采用专利非均匀交叉排列三维扇形检测系统，实际分辨率最高，无信号盲区，相当于环形或十字星形排列的175个，半圆形排列的93个，使直接检测角达到135度。

3.2通道数

在激光粒度分析仪中不象计数器中存在通道的概念，它实际为检测器受光面积数。它有一个理论与实际的比较优化值：偏少：接受的散射光不充分，准确度差；偏多：灵敏度太高，导致重现性差。

为弥补采样速度慢的缺陷，一些厂家才使用更多的通道，以损失重现性而达到灵敏度要求，所以，这样的测量时间在20秒或1分钟以上。

英国马尔文仪器公司较新一代Mastercizer2000型激光粒度分析仪每秒采样1000次，测量时间仅2秒(2000次结果平均)，可使得准确性和重复性比较优化。

4是否使用完全的米氏理论因为米氏光散理论非常复杂，数据处理量大，所以有些厂家忽略颗粒本身折光和吸收等光学性质，采用近似的米氏理论，造成适用范围受限制，漏检几率增大等问题。

5准确性和重复性指标越高越好。采用NIST标准粒子检测。

6稳定性仪器稳定性包括光路的稳定性和分散系统的稳定性和周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器，使用光学平台，有助于光路的稳定。内部发热部件(如50瓦的钨灯)将影响光路周围环境。

稳定性指标在厂家仪器说明中没有，用户只能凭对于仪器结构的判断和参观或询问其他长时间使用过的用户来判断。

7扫描速度扫描速度快可提高数据准确性，重复性和稳定性。

不同厂家的仪器扫描速度不同，从1次/秒到1000次/秒。一般来讲，循环扫描测试次数越多，平均结果的准确性越好，故速度越高越好；喷射式干法和喷雾更要求速度越高越好；自由降落式干法虽然速度不快，但由于粒子只通过样品区一次，速度也是快一些好。用户每天需要处理的样品量，也是考虑速度的因素。

8可自动对中，无需要换镜头，可自动校正

9使用和维护的简便性关于这一点，在购买之前往往被忽视，而实际上直接决定了仪器使用效率和寿命。了解的方法是对仪器结构的了解和其他已有用户的反映。拆卸、清洗是否方便：粒度仪分为主机和分散器两部分。而样品流动池总是需要定期清洗的，清洗间隔视样品性质而定。将主机和分散器合二为一的仪器往往将样品池深置于仪器内部，取出和拆卸均很繁琐，且极易碰坏光路系统。

10是否符合国际标准ISO 13320 标准是对激光粒度分析仪的基本要求。但并不是所有制造商都按照该标准执行。在测量亚微米粒子分布过程中，采用非激光衍射方法是不符合 ISO13320 标准的。

11分散器

11.1湿法

是否具有超声和搅拌等物理分散功能，超声功率和搅拌速度是否连续可调，是保证分析结果重复性的关键。

11.2干法

是否密闭式测量，样品是否容易分散?如果不是，是否选择了喷射式分散器?

300米/秒的冲击气流是保证样品能够充分分散后得到真实分析结果的前提。

    解析新款振动分析仪原理测量方法判定

 

原理
振动分析仪测振仪一般都采用压电式的，结构形式大致有二种:①压缩式;②剪切式，振动分析仪原理是利用石英晶体和人工极化陶瓷(PZT)的压电效应设计而成。当石英晶体或人工极化陶瓷受到机械应力作用时，其表面就产生电荷，所形成的电荷密度的大小和所施加的机械应力的大小 成严格的线性关系。同时，所受的机械应力在敏感质量一定的情况下和加速度值成正比。在一定的条件下，压电晶体受力后产生的电荷和所感受的加速度值成正比。

产生的电荷经过电荷放大器及其它运算处理后输出就是我们所需要的数据了Q=dij・F=dij・ma式中:Q-压电晶体输出的电荷，dij-压电晶体的二阶压电张量，m-加速度的敏感质量，a-所受的振动加速度值。测振仪压电加速度计承受单位振动加速度值输出电荷量的多少，称其电荷灵敏度，单位为pC/ms-2或pC/g(1g=9.8ms-2)。测振仪压电加速度计实质上相当于一个电荷源和一只电容器，通过等效电路简化以后，则可换算出加速度计的电压灵敏度为Sv=SQ/CaSv-，加速度计的电压灵敏度，mV/ms-2SQ-加速度计的电荷灵敏度，pC/ms-2Ca-加速度计的电容量测振仪压电式速度传感器，它是通过在压电式加速度传感器上加一个积分电路，通过将加速度信号积一次分，可以得到振动的速度值!

测量方法判定
1.应用振动分析仪对设备进行状态检测，虽不能作为设备大修周期确定的惟一依据，但作为参考条件确是非常必要的。由于水泵、风机等设备的转速较低，因此，振动对其造成的危害不是的。比如有些时候用测振仪检测没有问题，但叶轮腐蚀严重，也需做大修。所以，确定设备大修周期应从测振仪检测结果、设备运行累计台时及效率等诸方面情况来综合考虑。

2.应用振动分析仪检测，作为设备大修后的验收手段同样是非常必要的。需要指出的是，由于设备的新旧程度不一，故对其验收的检测值也不做统一规定，应以被验收泵组大修前的检测值为依据，修后值验收的检测值也不做统一规定，应以被验收泵组大修前的检测值为依据，修后值应低于修前值。另外，应用测振仪还可以发现泵组安装问题(包括对中不好、地脚螺栓长期运行松动)，以及机泵气穴现象等。

总之，振动分析仪和其它检测仪器配合使用，有利对设备的运行状态进行分析。如测振仪和油质分析仪、电动机故障检测仪等仪器配合使用，能更准确地判断设备的运行情况。

特点
便携式振动分析仪具有以下特点:

1、基于掌上电脑(PDA)的WinCE操作平台，功能强大，界面友好。

2、重量轻，小巧便于携带。

3、可手写输入，也可敲击确认，所见即所得。

4、同时进行总值和多种型式测量。可数字显示加速度、速度、位 移、峭度的大小。

5、FFT 频谱分析，满足对振动信号分布的频率、幅值需求。

6、时域波形分析，直观观察机器振动的形态，实现时域信号波形显 示与读值功能。

7、内建数据库，可存储上千点的实时数据(2G容量)。

8、支持数据存储与回放。

9、支持IEPE加速度计测量。

10、扩展性强，在现有功能的基础上，可轻松满足客户的特殊需求。

11、性价比高，与同类仪器比较，性能更优、价格更低。

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