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激光粒度儀降本增效的新希望，線陣CCD探測器替代傳統探測器
傳統激光粒度儀采用環形光電二極管陣列作為探測器，但一般探測器只有 32 環，較低的空間分辨率限制了其在顆粒測量中的應用。并且由于應用量少，導致其成本非常高。
CCD興起于20世紀70年代，是由一組規則排列的金屬-氧化物-半導體（ MOS）電容器陣列和輸入、輸出電路組成。它能夠利用時鐘脈沖電壓來產生和控制半導體勢阱的變化，完成對光的探測。不同于普通固態電子器件，CCD器件中信息的存在和表達方式為電荷，而不是電流或電壓，因此對信息的表達具有更高的靈敏度。按照感光單元的排列方式來劃分，CCD器件可以分為線陣CCD和面陣CCD。
近些年來，以面陣 CCD 為探測器的激光粒度儀得到了一定的發展，但在室溫條件下，面陣 CCD 容易受到暗電流的影響，動態范圍一般只有 20——30dB,且面陣CCD 存在價格高，尺寸小，采集電路設計復雜等缺陷。相比于面陣 CCD 探測器，線陣 CCD 具有分辨率高，動態響應范圍寬等特點，并且可以對像素點進行直接操作，具有更大的靈活性，因此能夠滿足不同環境條件下的顆粒粒度測量要求。目前，在不同工業領域，線陣 CCD 已經得到廣泛應用，如高性能文件打印、光譜掃描、光學字符識別等。由于應用范圍廣，使得線陣 CCD 成本較低。所以采用線陣 CCD 探測器替代傳統探測器可以有效降低激光粒度儀的制造成本。
隨著工業生產實踐的不斷進步，針對小粒徑顆粒、不規則形狀顆粒和特殊材料顆粒的研究越來越深入。基于線陣 CCD 探測器的激光粒度儀測量性能需要從顆粒的散射光學模型、儀器的光學結構和采集數據的反演算法三個方面來進一步提高。
不管是 Mie 氏光散射理論還是夫瑯禾費衍射理論，其前提條件都是假設被測樣品為球形顆粒。而在實際社會生產過程中，顆粒的形狀往往是不規則的，采用傳統光散射理論描述顆粒的散射光強分布是不合適宜的，容易造成反演粒度分布偏離真實粒度分布。因此，建立更普適性的顆粒散射光學模型是提高激光粒度測量準確性的關鍵。使用近似非負約束 Chin-Shifrin 算法是一種獲得準確性更高的顆粒粒度分布的方法。
目前，激光粒度儀的光學結構主要有前置式傅里葉透鏡光學結構和后置式傅里葉透鏡光學結構兩種，目前，依然采用前置式傅里葉透鏡光學結構的激光粒度儀制造商有丹東百特、遼寧儀表研究所、成都精新以及國外的 Shimadzu、Sympatec 等公司。并且由于干法測量要求的特殊性，一般干法激光粒度儀也采用前置式傅里葉透鏡光學結構。因此，本文主要對前置式傅里葉透鏡光學結構進行探討。線陣 CCD 具有 7450 個像素點，單位像素點的尺寸為 4.7×4.7μm，采用精度為8bit，采樣數據率為 30MHz。基于線陣 CCD 的前置式傅里葉光學結構的激光粒度儀系統結構如下圖所示。
北京恒瑞鑫達科技有限公司，成立于2009年8月，成立至今已經和國內多家教育機構，全國各地多家企業有過長期的合作關系，專注于新型材料試驗機的研究，長期聘請清華大學精密儀器系的專家為技術顧問，并成立新型材料檢測儀器研發中心。
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為了提高顆粒測量粒度范圍，擴大線陣 CCD 的可測量散射角，建議采用漸變濾光片系統對中心艾里斑光強進行濾光處理，獲取顆粒小角度散射光強信息，同時為了擴大有效測量散射角，設計組合線陣 CCD 探測器，對大角度散射光進行有效采集。另外，為了滿足不同社會生產需求，例如在線顆粒測量、超細顆粒粒度測量等。引入更的數據反演算法也迫在眉睫。