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第1章 顆粒基本知識1

1.1 概述1

1.2 顆粒的幾何特性2

1.2.1 顆粒的形狀2

1.2.2 顆粒的比表面積3

1.2.3 顆粒的密度3

1.3 顆粒粒度及粒度分布4

1.3.1 單個顆粒的粒度4

1.3.2 顆粒群的粒徑分布6

1.3.3 顆粒群的平均粒度11

1.4 標準顆粒13

1.5 顆粒測量中的顆粒分散問題16

1.5.1 顆粒分散方法概述17

1.5.2 常見問題討論18

參考文獻19

第2章 光散射基本理論21

2.1 衍射散射基本理論21

2.1.1 惠更斯?菲涅耳原理21

2.1.2 巴卑涅原理23

2.1.3 衍射的分類24

2.1.4 夫瑯和費單縫衍射25

2.1.5 夫瑯和費圓孔衍射26

2.2 光散射基本理論28

2.2.1 光散射概述28

2.2.2 光散射基本知識29

2.2.3 經典Mie光散射理論32

2.3 幾何光學對散射的描述49

2.3.1 概述49

2.3.2 計算方法49

2.4 非平面波的散射理論54

2.4.1 廣義Mie理論54

2.4.2 基本理論54

2.4.3 波束因子的區域近似計算59

2.4.4 高斯波束入射60

2.4.5 數值結果61

參考文獻62

第3章 散射光能顆粒測量技術65

3.1 概述65

3.2 基于衍射理論的激光粒度儀67

3.2.1 衍射散射式激光粒度儀的基本原理67

3.2.2 多元光電探測器各環的光能分布69

3.2.3 衍射散射法的數據處理方法72

3.3 基于Mie散射理論的激光粒度儀76

3.4 影響激光粒度儀測量精度的幾個因素79

3.4.1 接收透鏡焦距的合理選擇79

3.4.2 被測試樣的濃度80

3.4.3 被測試樣軸向位置的影響82

3.4.4 被測試樣折射率的影響84

3.4.5 光電探測器對中不良的影響85

3.4.6 儀器的檢驗86

3.5 激光粒度儀測量下限的延伸86

3.5.1 倒置傅里葉變換光學系統88

3.5.2 雙鏡頭技術89

3.5.3 雙光源技術90

3.5.4 偏振光散射強度差(PIDS)技術90

3.5.5 多方位多角度技術91

3.5.6 國產激光粒度儀的新發展93

3.6 角散射顆粒測量技術96

3.6.1 角散射式顆粒計數器的工作原理97

3.6.2 角散射式顆粒計數器的散射光能與粒徑曲線98

3.6.3 角散射式顆粒計數器F?D曲線的討論101

3.6.4 角散射式顆粒計數器的測量區及其定義104

3.6.5 角散射式顆粒計數器的計數效率108

3.6.6 角散射式顆粒計數器的主要技術性能指標109

參考文獻112

第4章 透射光能顆粒測量技術115

4.1 消光法115

4.1.1 概述115

4.1.2 消光法測量原理115

4.1.3 消光系數117

4.1.4 消光法的數據處理方法119

4.1.5 顆粒濃度測量126

4.1.6 消光法的粒徑測量范圍及影響測量精度的因素126

4.1.7 消光法顆粒測量裝置和儀器128

4.2 光脈動法顆粒測量技術130

4.2.1 光脈動法的基本原理131

4.2.2 光脈動法的發展現狀133

4.3 消光起伏頻譜法136

4.3.1 數學模型136

4.3.2 測量方法和測量原理138

4.3.3 消光起伏頻譜法的發展現狀147

參考文獻149

第5章 動態光散射測粒技術的原理和發展概況153

5.1 引言153

5.2 動態光散射測粒技術的原理155

5.2.1 基本概念和基本關系155

5.2.2 粒度測量的一般原理和基本分析157

5.2.3 典型裝置和數據分析方法160

5.3 動態光散射測粒技術的發展概況164

5.3.1 動態光散射技術的起源和初步定型164

5.3.2 動態光散射測粒技術的早期發展166

5.3.3 動態光散射測粒技術研究開發的現狀和發展趨勢166

參考文獻167

第6章 超聲法顆粒測量技術171

6.1 聲和超聲171

6.1.1 聲和超聲的產生171

6.1.2 超聲波特征量172

6.2 超聲法顆粒測量基本概念176

6.2.1 聲衰減和聲速測量178

6.2.2 能量損失機理180

6.3 超聲法顆粒測量理論182

6.3.1 ECAH理論模型183

6.3.2 ECAH 理論模型的拓展和簡化193

6.3.3 耦合相模型202

6.3.4 顆粒測量208

6.3.5 基于電聲學理論的ZETA電勢測量214

6.4 小結215

參考文獻215

第7章 納米顆粒的測量219

7.1 納米顆粒測量的背景和特點219

7.2 動態光散射納米顆粒測量220

7.3 可視法納米顆粒測量223

7.4 超聲法納米顆粒測量225

7.4.1 超聲法的特點和裝置226

7.4.2 納米顆粒檢測的實例227

7.4.3 超聲納米顆粒檢測中注意事項230

參考文獻231

第8章 反演算法233

8.1 約束算法233

8.1.1 顆粒粒徑求解的一般討論233

8.1.2 約束算法在光散射顆粒測量中應用234

8.2 非約束算法244

8.2.1 非約束算法的一般討論244

8.2.2 Chahine算法及其改進247

8.2.3 投影算法249

8.2.4 松弛算法251

8.2.5 Chahine算法和松弛算法計算實例253

參考文獻255

第9章 工業應用及在線測量257

9.1 霧化液滴測量257

9.1.1 激光散射法測量258

9.1.2 特大霧化液滴粒度測量260

9.2 乳濁液中液體顆粒大小的測量261

9.3 汽輪機中濕蒸汽測量262

9.4 煙氣輪機入口顆粒濃度及粒徑的在線測量264

9.5 煙霧連續在線測量266

9.6 圖像法測量快速流動顆粒267

9.7 電廠氣力輸送煤粉粒徑、濃度和速度在線測量269

9.8 超細顆粒折射率測量271

9.9 超聲測量高濃度水煤漿273

參考文獻274

第10章 其他顆粒測量方法275

10.1 電感應法275

10.1.1 電感應法的基本原理275

10.1.2 儀器的配置與使用277

10.1.3 測量誤差279

10.1.4 小結283

10.2 顯微鏡法283

10.2.1 顆粒粒徑的定義284

10.2.2 粒徑測量285

10.2.3 光學顯微鏡與電子顯微鏡288

10.2.4 小結290

10.3 圖像分析法291

10.3.1 顆粒圖像分析的基本概念和方法291

10.3.2 顆粒圖像分析過程和結果表示294

10.3.3 小結297

10.4 沉降法299

10.4.1 顆粒在液體中沉降的Stokes公式300

10.4.2 顆粒達到最終沉降速度所需的時間301

10.4.3 臨界直徑及測量上限302

10.4.4 布朗運動及測量下限303

10.4.5 Stokes公式的其他影響因素304

10.4.6 測量方法及儀器類型306

10.4.7 沉降天平309

10.4.8 光透沉降法312

10.4.9 離心沉降314

10.4.10 小結315

參考文獻316

附錄318

附錄一 國內外主要顆粒儀器生產廠商318

附錄二 國內外顆粒測量標準319

附錄三 國內外標準顆粒主要生產廠商325

附錄四 液體的黏度和折射率326

附錄五 固體化合物的折射率329