由A2型半微量天平（称重200克，最小读数0.1毫克）改装的天平,是一个以蓝
宝石为
刀座，红宝石为刀刃的等臂天平。
液体介质和悬浮液分别充满在两个沉降瓶中，如果它们之间的密度有差异,那么悬挂在天平梁两端的两个沉锤受到浮力的差异就会引起天平偏转。这个偏转由联接在差动端的两个光电池检测出来,得出与天平臂偏转成比例的输出信号。 此信号由直流放大器放大后，又返回到装在天平臂上的反馈线圈中。 反馈线圈是在一永久磁铁的磁场中，因此，在电磁力的作用下，天平臂又回复到原来的位置。 由于进入反馈线圈的反馈电流与电磁力成比例，记录下此电流，密度变化就能记录和指示出来。 （2）记录仪 这个仪器的输入就是密度差测定放大器的输出,在表格纸的横轴上,直接以百分比记录了颗粒的粒度分布,纸上的竖轴表示颗粒的半径。该仪器有一自动向前进的机构，其驱动记录纸始终同步进行测量。 这部分的方框图如6所示。 （3）上升和下降机械系统 测量在各自位置上的液体介质与单独放置某些时间的悬浮液之间的密度差,将在天平臂两端向下悬挂两个重球,将它们沉没到沉降瓶中，使沉降瓶上下运动，与瓶中的重球作相对运动。 驱动用一同步电动机，沉降瓶以恒速运动。微动开关继电器用以检测位置和控制上下运动,并有一指示灯指示其位置。 此系统的方框图示于图7中。
图6 记录仪方框图图7 上升和下降机构方框图 3.应用特性 此仪器的应用特性如下： （1）此仪器用以测定微细颗粒的粒度分布，它根据斯托克斯的沉降方法，原理简单，性能良好。 （2）用以测定的是一种独特的方法（比重平衡法），特别是对微细颗粒非常有效。 另外，用3A2型半微量天平（精度0.02毫克）作为测定天平，能得出非常稳定的输出（信号）。 （3）直接自动记录累积粒度分布曲线，粒度分布立刻可见，优点突出。 （4）完全不需要进行数据分析，这就意味着不会因操作者的不同而产生误差，省时，省力。 （5）样品准备很简单，因为其与传统的方法一样，由操作者在沉降瓶中制成悬浮液。 （6）一个试样的测定时间很短，大约30秒钟（除沉降时间外）。如果事先在许多沉降瓶中都准备好悬浮液,就能够缩短测定时间，因而大大增加了仪器的测定能力。[next] （7）在传统的仪器中，测定微粒的粒度是在恒温系统下进行的。而这种仪器很容易控制温度，因为在沉降期间，沉降瓶可放置在设备的外部。 （8）这种仪器的测量方法是根据电一磁力平衡法，其具有高的电行为。同时，因为偏转很小，这样不会干扰颗粒在悬浮液中沉降。 （9）光电元件用于检测天平的偏转，因此，某些可燃试料也可测量。 （10）记录采用高效自动平衡记录器，连续记录密度分布,这种仪器还带有能开始和终止测定颗粒直径记录的自动机构，用于连续测定非常方便。 三、光电扫描粒度分析仪 图8为我国丹东生产的光电扫描粒度分析仪。图8 光电扫描粒度分析仪示意图 这种分析仪的光束通过宽15~20毫米，高1~1.5毫米的光栏孔呈片状光射至沉降盒，沉降盒高约150毫米,厚度12毫米，宽约40毫米。取欲分析的物料微量投入盛水的盒内，充分搅动使之完全悬浮,静止并开始测定。颗粒在盒内沉降，入射光功率为P0，通过沉降盒后降为P，经出口光栏射至光电元件上转为电信号，一般为电压信号V，利用记录笔记录在记录纸上，构成t—V曲线。 为了加速分析过程，可以使光束和沉降盒作相对运动。若光束不动，等速向下移动沉降盒,则移动时间反映了缩短的沉降距离，由于沉降距离缩短，分析时间也缩短了，若移动光束，则构成光电扫描。 按照兰勃特-比尔（Lanbert-Beer）定律，光透过有色溶液时，光的辐射功率将按对数关系衰减，即P0 1g=----=aLCP (6) 式中 P0、P ——射入溶液及从溶液中出来的光的辐射功率(辐射功率——光波在单位时间内传递的能量)； L ——溶液的厚度（光经过的长度）； C——溶液的浓度； a ——溶液中着色物质对光的吸收率，它取决于光的波长（频率）及物质特性。 光通过悬浮液时，其能量要被悬浮粒子吸收，亦即要被消光。因此消光法不能测定透明颗粒的粒度组成,消光的量和悬浮液的浓度成正比，同时和悬浮质的粒度大小及组成有关。 由图，辐射功率为P的光，穿过ΔL厚度的悬浮液后变为P-ΔP，剩余功率为：A（P-ΔP）,损失的功率为AΔP=P 为受光辐射的颗粒的总面积。 n n A=KΣkiNidi2=kΣkiA△LCnidi2i=1 i=1(7) 式中 ki —与粒径有关的系数； di —粒级； n —粒级数；[next] ni —每克悬浮液中粒径为di的粒子数； K —与颗粒形状，方向等有关的系数。 由此得出 △P n ----K△LΣnidi2ki P i=1(8) 积分（8）式，得P0 n ln-----=KLC′Σkinidi2 P′ i=1(9) 式中的 为某一瞬时的光束通过处的悬浮液的浓度，和悬浮液总浓度有关。 对于每一个窄粒级d1~d2,光功率的变化是透过0~d1粒级及0~d2的粒级的差即 P0 P0 n2 n1 ln------ -ln------=KC′L(Σkinidi2-Σkinidi2) P′2 P′1 i=1 i=1(10) 即窄级别的平均粒径 根据大量试验，最后得出如下结论：1 Wi(1～2)=--------E(lnP′2-lnP′1)dm(1～2)Km(1～2)(11) 式中 Wi(1~2)—某一个粒级物料的重量； Km(1~2)—和物粒颗粒形状及浓度有关的系数； E —比例系数。 于是，各粒级的重量百分数则为dm(1～2)(lnP′2-lnP′1) Wi=-------------------------.100%Σdmi(lnPi-lnPi-1)(12)图9 消光图[next] 利用表3便可由实测曲线计算出物料的粒度组成。表3 光电扫描测定粒度记录 
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