顆粒粒度測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用（第二版）

第1章　顆?；局R(shí) 001
1.1　概述 001
1.2　顆粒的幾何特性 002
1.2.1　顆粒的形狀 002
1.2.2　顆粒的比表面積 003
1.2.3　顆粒的密度 003
1.3　顆粒粒度及粒度分布 004
1.3.1　單個(gè)顆粒的粒度 004
1.3.2　顆粒群的粒徑分布 006
1.3.3　顆粒群的平均粒度 011
1.4　標(biāo)準(zhǔn)顆粒和顆粒測(cè)量標(biāo)準(zhǔn) 013
1.4.1　標(biāo)準(zhǔn)顆粒 013
1.4.2　顆粒測(cè)量標(biāo)準(zhǔn) 017
1.5　顆粒測(cè)量中的樣品分散與制備 017
1.5.1　顆粒分散方法 017
1.5.2　顆粒樣品制備 019
1.5.3　常見測(cè)量問(wèn)題討論 020
參考文獻(xiàn) 022

第2章　光散射理論基礎(chǔ) 023
2.1　衍射散射基本理論 023
2.1.1　惠更斯-菲涅耳原理 023
2.1.2　巴比涅原理 025
2.1.3　衍射的分類 026
2.1.4　夫瑯和費(fèi)單縫衍射 026
2.1.5　夫瑯和費(fèi)圓孔衍射 028
2.2　光散射基本理論 030
2.2.1　光散射概述 030
2.2.2　光散射基本知識(shí) 032
2.2.3　經(jīng)典Mie光散射理論 035
2.2.4　Mie散射的德拜級(jí)數(shù)展開 052
2.3　幾何光學(xué)對(duì)散射的描述 056
2.3.1　概述 056
2.3.2　幾何光學(xué)近似方法 057
2.4　非平面波的散射理論 064
2.4.1　廣義Mie理論 064
2.4.2　波束因子的區(qū)域近似計(jì)算 069
2.4.3　高斯波束照射 070
2.4.4　角譜展開法 071
參考文獻(xiàn) 076

第3章　散射光能顆粒測(cè)量技術(shù) 081
3.1　概述 081
3.2　基于衍射理論的激光粒度儀 084
3.2.1　衍射散射式激光粒度儀的基本原理 084
3.2.2　多元光電探測(cè)器各環(huán)的光能分布 086
3.2.3　衍射散射法的數(shù)據(jù)處理方法 089
3.3　基于Mie散射理論的激光粒度儀 093
3.3.1　基于Mie理論激光粒度儀的基本原理 093
3.3.2　粒徑與光能變化關(guān)系的反?，F(xiàn)象 096
3.4　影響激光粒度儀測(cè)量精度的幾個(gè)因素 099
3.4.1　接收透鏡焦距的合理選擇 099
3.4.2　被測(cè)試樣的濃度 100
3.4.3　被測(cè)試樣軸向位置的影響 102
3.4.4　被測(cè)試樣折射率的影響 104
3.4.5　光電探測(cè)器對(duì)中不良的影響 104
3.4.6　非球形顆粒的測(cè)量 106
3.4.7　儀器的檢驗(yàn) 106
3.5　激光粒度儀測(cè)量下限的延伸 106
3.5.1　倒置傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng) 108
3.5.2　雙鏡頭技術(shù) 109
3.5.3　雙光源技術(shù) 110
3.5.4　偏振光散射強(qiáng)度差（PIDS）技術(shù) 111
3.5.5　全方位多角度技術(shù) 112
3.5.6　激光粒度儀的測(cè)量上限 114
3.5.7　國(guó)產(chǎn)激光粒度儀的新發(fā)展 115
3.6　角散射顆粒測(cè)量技術(shù) 120
3.6.1　角散射式顆粒計(jì)數(shù)器的工作原理 121
3.6.2　角散射式顆粒計(jì)數(shù)器的散射光能與粒徑曲線 122
3.6.3　角散射式顆粒計(jì)數(shù)器F-D曲線的討論 124
3.6.4　角散射式顆粒計(jì)數(shù)器的測(cè)量區(qū)及其定義 128
3.6.5　角散射式顆粒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)效率 132
3.6.6　角散射式顆粒計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)性能指標(biāo) 132
3.7　彩虹測(cè)量技術(shù) 135
3.7.1　彩虹技術(shù)的原理 136
3.7.2　彩虹法液滴測(cè)量 137
3.8　干涉粒子成像技術(shù) 141
3.8.1　干涉粒子成像技術(shù)介紹 141
3.8.2　干涉粒子成像法顆粒測(cè)量 142
3.9　數(shù)字全息技術(shù)及其應(yīng)用 144
3.9.1　數(shù)字全息技術(shù)介紹 144
3.9.2　數(shù)字全息技術(shù)的應(yīng)用 146
參考文獻(xiàn) 151

第4章　透射光能顆粒測(cè)量技術(shù) 158
4.1　消光法 158
4.1.1　概述 158
4.1.2　消光法測(cè)量原理 158
4.1.3　消光系數(shù) 160
4.1.4　消光法數(shù)據(jù)處理方法 163
4.1.5　消光法顆粒濃度測(cè)量 170
4.1.6　消光法粒徑測(cè)量范圍及影響測(cè)量精度的因素 170
4.1.7　消光法顆粒測(cè)量裝置和儀器 172
4.2　光脈動(dòng)法顆粒測(cè)量技術(shù) 174
4.2.1　光脈動(dòng)法的基本原理 175
4.2.2　光脈動(dòng)法測(cè)量顆粒粒徑分布 178
4.2.3　光脈動(dòng)法測(cè)量的影響因素 183
4.3　消光起伏頻譜法 185
4.3.1　數(shù)學(xué)模型 185
4.3.2　測(cè)量方法和測(cè)量原理 188
4.3.3　消光起伏頻譜法的發(fā)展現(xiàn)狀 197
參考文獻(xiàn) 198

第5章　動(dòng)態(tài)光散射法納米顆粒測(cè)量技術(shù) 202
5.1　概述 202
5.2　納米顆粒動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量基本原理 204
5.2.1　動(dòng)態(tài)光散射基本原理 204
5.2.2　動(dòng)態(tài)光散射納米顆粒粒度測(cè)量技術(shù)的基本概念和關(guān)系式 207
5.2.3　動(dòng)態(tài)光散射納米顆粒測(cè)量典型裝置 211
5.2.4　數(shù)據(jù)處理方法 213
5.3　圖像動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量 220
5.3.1　圖像動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量方法（IDLS） 220
5.3.2　超快圖像動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量方法（UIDLS） 222
5.3.3　偏振圖像動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)量非球形納米顆粒 224
5.4　納米顆粒跟蹤測(cè)量法（PTA） 229
5.5　高濃度納米顆粒測(cè)量 231
參考文獻(xiàn) 234

第6章　超聲法顆粒測(cè)量技術(shù) 237
6.1　聲和超聲 237
6.1.1　聲和超聲的產(chǎn)生 237
6.1.2　超聲波特征量 238
6.2　超聲法顆粒測(cè)量基本概念 242
6.2.1　聲衰減、聲速及聲阻抗測(cè)量 244
6.2.2　能量損失機(jī)理 248
6.3　超聲法顆粒測(cè)量理論 250
6.3.1　ECAH 理論模型 251
6.3.2　ECAH理論模型的拓展和簡(jiǎn)化 262
6.3.3　耦合相模型 277
6.3.4　蒙特卡羅方法 283
6.4　超聲法顆粒測(cè)量過(guò)程和應(yīng)用 288
6.4.1　顆粒粒徑及分布測(cè)量過(guò)程 288
6.4.2　在線測(cè)量 298
6.4.3　基于電聲學(xué)理論的Zeta電勢(shì)測(cè)量 299
6.5　超聲法顆粒檢測(cè)技術(shù)注意事項(xiàng) 300
6.6　總結(jié) 301
參考文獻(xiàn) 301

第7章　圖像法顆粒粒度測(cè)量技術(shù) 304
7.1　圖像法概述 304
7.2　成像系統(tǒng) 305
7.2.1　光學(xué)鏡頭 305
7.2.2　圖像傳感器 308
7.2.3　照明光源 310
7.3　顯微鏡 311
7.4　動(dòng)態(tài)顆粒圖像測(cè)量 317
7.5　顆粒圖像處理與分析 318
7.5.1　圖像類型及轉(zhuǎn)換 318
7.5.2　常用的幾種圖像處理方法 320
7.5.3　顆粒圖像分析處理流程 323
7.5.4　顆粒粒徑分析結(jié)果表示 323
7.6　圖像法與光散射結(jié)合的顆粒測(cè)量技術(shù) 327
7.6.1　側(cè)向散射成像法顆粒測(cè)量 327
7.6.2　后向散射成像法顆粒測(cè)量 330
7.6.3　多波段消光成像法顆粒測(cè)量 331
7.7　彩色顆粒圖像的識(shí)別 334
7.7.1　彩色圖像的色彩空間及變換 334
7.7.2　彩色顆粒圖像的分割 336
7.8　總結(jié) 338
參考文獻(xiàn) 339

第8章　反演算法 341
8.1　反演問(wèn)題的積分方程離散化 341
8.2　約束算法 343
8.2.1　顆粒粒徑求解的一般討論 343
8.2.2　約束算法在光散射顆粒測(cè)量中的應(yīng)用 345
8.2.3　約束算法在超聲顆粒測(cè)量中的應(yīng)用 354
8.3　非約束算法 362
8.3.1　非約束算法的一般討論 362
8.3.2　Chahine算法及其改進(jìn) 365
8.3.3　投影算法 367
8.3.4　松弛算法 368
8.3.5　Chahine算法和松弛算法計(jì)算實(shí)例 371
參考文獻(xiàn) 372

第9章　電感應(yīng)法（庫(kù)爾特法）和沉降法顆粒測(cè)量技術(shù) 375
9.1　電感應(yīng)法（庫(kù)爾特法） 375
9.1.1　電感應(yīng)法的基本原理 376
9.1.2　儀器的配置與使用 377
9.1.3　測(cè)量誤差 380
9.1.4　小結(jié) 383
9.2　沉降法 384
9.2.1　顆粒在液體中沉降的Stokes公式 384
9.2.2　顆粒達(dá)到最終沉降速度所需的時(shí)間 386
9.2.3　臨界直徑及測(cè)量上限 387
9.2.4　布朗運(yùn)動(dòng)及測(cè)量下限 388
9.2.5　Stokes公式的其它影響因素 389
9.2.6　測(cè)量方法及儀器類型 391
9.2.7　沉降天平 394
9.2.8　光透沉降法 396
參考文獻(xiàn) 399

第10章　工業(yè)應(yīng)用及在線測(cè)量 401
10.1　噴霧液滴在線測(cè)量 401
10.1.1　激光前向散射法測(cè)量 402
10.1.2　消光起伏頻譜法測(cè)量 404
10.1.3　圖像法測(cè)量 405
10.1.4　彩虹法測(cè)量 406
10.1.5　其它散射法測(cè)量 408
10.2　乳濁液中液體顆粒大小的測(cè)量 410
10.3　汽輪機(jī)濕蒸汽在線測(cè)量 411
10.4　煙氣輪機(jī)入口顆粒在線測(cè)量 414
10.5　煙霧在線測(cè)量探針 415
10.6　動(dòng)態(tài)圖像法測(cè)量快速流動(dòng)顆粒 417
10.7　粉體顆粒粒度、濃度和速度在線測(cè)量 419
10.7.1　電廠氣力輸送煤粉粒徑、濃度和速度在線測(cè)量 419
10.7.2　水泥在線測(cè)量 421
10.8　超細(xì)顆粒折射率測(cè)量 423
10.9　超聲測(cè)量高濃度水煤漿 424
10.10　結(jié)晶過(guò)程顆粒超聲在線測(cè)量 425
10.11　含氣泡氣液兩相流超聲測(cè)量 426
10.12　排放和環(huán)境顆粒測(cè)量 428
10.12.1　PM2.5測(cè)量 428
10.12.2　圖像后向散射法無(wú)組織排放煙塵濃度遙測(cè) 430
10.12.3　圖像側(cè)向散射法餐飲油煙排放監(jiān)測(cè) 432
10.13　圖像動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量納米顆粒 435
10.13.1　納米顆粒合成制備過(guò)程原位在線測(cè)量 435
10.13.2　非球形納米顆粒形貌擬球形度Ω測(cè)量 438
10.13.3　納米氣泡測(cè)量 439
參考文獻(xiàn) 440

附錄 443
附錄1　國(guó)內(nèi)外主要顆粒儀器生產(chǎn)廠商 443
附錄2　顆粒表征國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 445
附錄3　國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)顆粒主要生產(chǎn)廠商 453
附錄4　液體的黏度和折射率 455
附錄5　固體化合物的折射率 458
附錄6　分散劑類別 473