[发明专利]颗粒粒径的直接测量方法和测量装置

说明书

本发明涉及测量技术和测量装置，更具体地涉及一种利用光学显微镜直接测量颗粒粒径的直接测量方法和直接测量装置。

目前国内外常用的粒度仪是采用间接的粒径测量方法进行测量的，即测出和粒径有一定对应关系的光信号和电信号后再换算成粒径的，由于受目前理论基础限制，无法完全修正换算误差。为提高测量精度，常用粒度标准物质校准仪器，但标准物质的定值误差又限制了精度的提高。这类粒度仪结构复杂，价格昂贵，在使用上受到一定限制，尤其在高精度测量领域更无法胜任。

而利用光学显微镜对颗粒粒径进行直接测量的方法就不存在换算误差，因此在理论上是一种能够实现高精度测量的方法。在英国标准BS3406中就规定采用直接测量法。

但事实上，这种方法很难实现高精度测量，原因是这种方法在实际操作中有困难。一般实际操作是如下进行的：测量人员选定某一视场中的某一颗粒作为测量对象后，用手转动鼓轮带动可动分划板，使此分划板上的刻线扫过粒径，并记下分划板刻线扫过粒径之前和之后时鼓轮上的刻度位置，以便以后进行粒径计算。在切换视场时，操作人员仅凭经验用手移动载物平台或载玻片，根本无法保证所选视场是否会部分重叠而重复测量。从这些实际操作中我们可以看到，现有的普通显微镜在进行粒径测量时，鼓轮上刻度的精确性及操作人员的读数误差都将限制测量精度的提高，也无法提高测量速度。

而同样难以解决的问题是操作人员的疲劳以及随之带来的误差使直接测量法在实际应用范围、可靠性及精确测量方面受到了限制，因此实际上这种精确的测量方法常常用于不精确的测量。尤其是，颗粒粒径的测量是一种统计累积的过程，据有关文献介绍，用普通的光学显微镜需测400-800个颗粒才能有足够的代表性，计数、测量、分级、统计等等工作量很大。操作工人完全凭手动进行测量，这工作量无疑是巨大而费时的，因此极易产生疲劳，而操作人员疲劳及其所带来的误差也是限制这种测量方法应用的极为不利的因素。另外，在操作时，操作人员时而要看目镜下的分划板刻线，时而要读出鼓轮的刻度，不同视觉焦距的不断交替使眼睛极易疲劳。

因此，虽然直接测量法最直接地反映颗粒粒径，但在用于实际测量时，其测量精度不高，测量速度慢，操作人员的劳动强度极大。这一些因素限制了这一方法的广泛应用。

本发明的目的即是提供一种直接测量颗粒粒径的方法及采用该方法的测量装置，可直接利用普通光学显微镜对颗粒粒径进行快速、精确的测量，并可大大降低操作人员的劳动强度。

为实现此目的，本发明一方面提供一种用光学显微镜直接测量颗粒粒径的直接测量方法，它包括下列步骤：

a.将待测颗粒制作成载玻片样本，并将载玻片样本置于显微镜的载物平台上;

b.沿横向及纵向移动载物平台进行视场切换;

c.沿斜向移动显微镜的可动分划板使此分划板上的刻线扫过所测颗粒的粒径;

由步进电机在脉冲信号控制下实现步骤b和c中所述载物平台和可动分划板的移动;该方法还包括步骤

d.由下式计算所测颗粒的粒径：

D＝ (Na)/(m)

其中：D-粒径

N-步骤c中使刻划板上的刻线扫过粒径而给带动刻划板的步进电机输入的脉冲数

a-单位脉冲下分划板的位移量

m-显微镜的物镜放大倍数

上述脉冲信号可由一微机、单片机或数字电路装置输入给各步进电机。

本发明另一方面提供一种直接测量颗粒粒径的装置，该装置包括一光学显微镜，该光学显微镜由照明部分、载物平台、光学放大部分以及包括固定分划板和可动分划板的粒径测量部分组成，还包括两个分别驱动载物平台进行横向和纵向移动的步进电机和一个驱动可动分划板进行斜向移动的步进电机，所述各步进电机分别通过各自的传动机构与载物平台及可动分划板连接;还包括一向各步进电机输入脉冲信号的装置。

该脉冲信号输入装置可以是一微机、单片机或数字电路装置。

由于利用步进电机来驱动可动分划板，因此操作时只要通过按钮或开关向步进电机输入脉冲信号，就能使分划板移动一个精确的位移，而粒径的数值即可由使分划板上的刻线移过粒径时所输入的脉冲数来计算。因此，只要单位脉冲下分划板刻线移动位移大小适当，就能精确而快速地测量粒径，克服了已有技术中鼓轮刻度的读数误差。在操作时，操作人员的眼睛可一直观察着目镜，视觉焦距始终如一，眼睛不易疲劳。

利用步进电机驱动载物平台进行视场切换，除了操作方便外，还使视场切换准确率高，所测颗粒不会重复测量，保证了抽样的代表性，与从前相比可少测一半颗粒，这又可进一步加快测量速度，减少疲劳。