醉染图书颗粒粒度测量技术及应用(第二版)9787122420091

章　颗粒基本知识 001
1.1　概述 001
1.2　颗粒的几何特 002
1.2.1　颗粒的形状 002
1.2.2　颗粒的比表面积 003
1..　颗粒的密度 003
1.3　颗粒粒度及粒度分布 004
1.3.1　单个颗粒的粒度 004
1.3.2　颗粒群的粒径分布 006
1.3.3　颗粒群的平均粒度 011
1.4　标准颗粒和颗粒测量标准 013
1.4.1　标准颗粒 013
1.4.2　颗粒测量标准 017
1.5　颗粒测量中的样品分散与制备 017
1.5.1　颗粒分散方法 017
1.5.2　颗粒样品制备 019
1.5.3　常见测量问题讨论 020
参考文献 022

第2章　光散理论基础 0
2.1　衍散基本理论 0
2.1.1　惠更斯-菲涅耳原理 0
2.1.2　巴比涅原理 025
2.1.3　衍的分类 026
2.1.4　夫琅和费单缝衍 026
2.1.5　夫琅和费圆孔衍 028
2.2　光散基本理论 030
2.2.1　光散概述 030
2.2.2　光散基本知识 032
2..　经典Mie光散理论 035
2.2.4　Mie散的德拜级数展开 052
.　几何光学对散的描述 056
..1　概述 056
..2　几何光学近似方法 057
2.4　非平面波的散理论 064
2.4.1　广义Mie理论 064
2.4.2　波束因子的区域近似计算 069
2.4.3　高斯波束照 070
2.4.4　角谱展开法 071
参考文献 076

第3章　散光能颗粒测量技术 081
3.1　概述 081
3.2　基于衍理论的激光粒度仪 084
3.2.1　衍散式激光粒度仪的基本原理 084
3.2.2　多元光电探测器各环的光能分布 086
3..　衍散法的数据处理方法 089
3.3　基于Mie散理论的激光粒度仪 093
3.3.1　基于Mie理论激光粒度仪的基本原理 093
3.3.2　粒径与光能变化关系的反常现象 096
3.4　影响激光粒度仪测量精度的几个因素 099
3.4.1　接收透镜焦距的合理选择 099
3.4.2　被测试样的浓度 100
3.4.3　被测试样轴向位置的影响 102
3.4.4　被测试样折率的影响 104
3.4.5　光电探测器对中不良的影响 104
3.4.6　非球形颗粒的测量 106
3.4.7　仪器的检验 106
3.5　激光粒度仪测量下限的延伸 106
3.5.1　倒置傅里叶变换光学系统 108
3.5.2　双镜头技术 109
3.5.3　双光源技术 110
3.5.4　偏振光散强度差（PS）技术 111
3.5.5　多角度技术 112
3.5.6　激光粒度仪的测量上限 114
3.5.7　激光粒度仪的新发展 115
3.6　角散颗粒测量技术 120
3.6.1　角散式颗粒器的工作原理 121
3.6.2　角散式颗粒器的散光能与粒径曲线 122
3.6.3　角散式颗粒器F-D曲线的讨论 124
3.6.4　角散式颗粒器的测量区及其定义 128
3.6.5　角散式颗粒器的效率 132
3.6.6　角散式颗粒器的主要技术能指标 132
3.7　测量技术 135
3.7.1　技术的原理 136
3.7.2　法液滴测量 137
3.8　干涉粒子成像技术 141
3.8.1　干涉粒子成像技术介绍 141
3.8.2　干涉粒子成像法颗粒测量 142
3.9　数字全息技术及其应用 144
3.9.1　数字全息技术介绍 144
3.9.2　数字全息技术的应用 146
参考文献 151

第4章　透光能颗粒测量技术 158
4.1　消光法 158
4.1.1　概述 158
4.1.2　消光法测量原理 158
4.1.3　消光系数 160
4.1.4　消光法数据处理方法 163
4.1.5　消光法颗粒浓度测量 170
4.1.6　消光法粒径测量范围及影响测量精度的因素 170
4.1.7　消光法颗粒测量装置和仪器 172
4.2　光脉动法颗粒测量技术 174
4.2.1　光脉动法的基本原理 175
4.2.2　光脉动法测量颗粒粒径分布 178
4..　光脉动法测量的影响因素 183
4.3　消光起伏频谱法 185
4.3.1　数学模型 185
4.3.2　测量方法和测量原理 188
4.3.3　消光起伏频谱法的发展现状 197
参考文献 198

第5章　动态光散法纳米颗粒测量技术 202
5.1　概述 202
5.2　纳米颗粒动态光散测量基本原理 204
5.2.1　动态光散基本原理 204
5.2.2　动态光散纳米颗粒粒度测量技术的基本概念和关系式 207
5..　动态光散纳米颗粒测量典型装置 211
5.2.4　数据处理方法 213
5.3　图像动态光散测量 220
5.3.1　图像动态光散测量方法（LS） 220
5.3.2　超快图像动态光散测量方法（ULS） 222
5.3.3　偏振图像动态光散法测量非球形纳米颗粒 224
5.4　纳米颗粒跟踪测量法（PTA） 229
5.5　高浓度纳米颗粒测量 1
参考文献 4

第6章　超声法颗粒测量技术
6.1　声和超声
6.1.1　声和超声的产生
6.1.2　超声波特征量
6.2　超声法颗粒测量基本概念 242
6.2.1　声衰减、声速及声阻抗测量 244
6.2.2　能量损失机理 248
6.3　超声法颗粒测量理论 250
6.3.1　ECAH 理论模型 251
6.3.2　ECAH理论模型的拓展和简化 262
6.3.3　耦合相模型 277
6.3.4　方法 283
6.4　超声法颗粒测量过程和应用 288
6.4.1　颗粒粒径及分布测量过程 288
6.4.2　在线测量 298
6.4.3　基于电声学理论的Zeta电势测量 299
6.5　超声法颗粒检测技术注意事项 300
6.6　总结 301
参考文献 301

第7章　图像法颗粒粒度测量技术 304
7.1　图像法概述 304
7.2　成像系统 305
7.2.1　光学镜头 305
7.2.2　图像传感器 308
7..　照明光源 310
7.3　显微镜 311
7.4　动态颗粒图像测量 317
7.5　颗粒图像处理与分析 318
7.5.1　图像类型及转换 318
7.5.2　常用的几种图像处理方法 320
7.5.3　颗粒图像分析处理流程 3
7.5.4　颗粒粒径分析结果表示 3
7.6　图像法与光散结合的颗粒测量技术 327
7.6.1　侧向散成像法颗粒测量 327
7.6.2　后向散成像法颗粒测量 330
7.6.3　多波段消光成像法颗粒测量 331
7.7　彩色颗粒图像的识别 334
7.7.1　彩色图像的色彩空间及变换 334
7.7.2　彩色颗粒图像的分割 336
7.8　总结 338
参考文献 339

第8章　反演算法 341
8.1　反演问题的积分方程离散化 341
8.2　约束算法 343
8.2.1　颗粒粒径求解的一般讨论 343
8.2.2　约束算法在光散颗粒测量中的应用 345
8..　约束算法在超声颗粒测量中的应用 354
8.3　非约束算法 362
8.3.1　非约束算法的一般讨论 362
8.3.2　Chahine算法及其改进 365
8.3.3　投影算法 367
8.3.4　松弛算法 368
8.3.5　Chahine算法和松弛算法计算实例 371
参考文献 372

第9章　电感应法（库尔特法）和沉降法颗粒测量技术 375
9.1　电感应法（库尔特法） 375
9.1.1　电感应法的基本原理 376
9.1.2　仪器的配置与使用 377
9.1.3　测量误差 380
9.1.4　小结 383
9.2　沉降法 384
9.2.1　颗粒在液体中沉降的Stokes公式 384
9.2.2　颗粒达到沉降速度所需的时间 386
9..　临界直径及测量上限 387
9.2.4　布朗运动及测量下限 388
9.2.5　Stokes公式的影响因素 389
9.2.6　测量方法及仪器类型 391
9.2.7　沉降天平 394
9.2.8　光透沉降法 396
参考文献 399

0章　工业应用及在线测量 401
10.1　喷雾液滴在线测量 401
10.1.1　激光前向散法测量 402
10.1.2　消光起伏频谱法测量 404
10.1.3　图像法测量 405
10.1.4　法测量 406
10.1.5　散法测量 408
10.2　乳浊液中液体颗粒大小的测量 410
10.3　汽轮机湿蒸汽在线测量 411
10.4　烟气轮机入口颗粒在线测量 414
10.5　烟雾在线测量探针 415
10.6　动态图像法测量快速流动颗粒 417
10.7　粉体颗粒粒度、浓度和速度在线测量 419
10.7.1　电厂气力输送煤粉粒径、浓度和速度在线测量 419
10.7.2　水泥在线测量 421
10.8　超细颗粒折率测量 4
10.9　超声测量高浓度水煤浆 424
10.10　结晶过程颗粒超声在线测量 425
10.11　含气泡气液两相流超声测量 426
10.12　排放和环境颗粒测量 428
10.12.1　PM2.5测量 428
10.12.2　图像后向散法无组织排放烟尘浓度遥测 430
10.1.　图像侧向散法餐饮油烟排放监测 432
10.13　图像动态光散测量纳米颗粒 435
10.13.1　纳米颗粒合成制备过程原位在线测量 435
10.13.2　非球形纳米颗粒形貌拟球形度Ω测量 438
10.13.3　纳米气泡测量 439
参考文献 440

附录 443
附录1　国内外主要颗粒仪器生产厂商 443
附录2　颗粒表征标准和国际标准 445
附录3　国内外标准颗粒主要生产厂商 453
附录4　液体的黏度和折率 455
附录5　固体化合物的折率 458
附录6　分散剂类别 473

蔡小舒，上海理工大学教授。从事基于光散、超声、图像法等原理的颗粒及两相流在线测量方法及应用研究已30多年，先后主持重大专项，自然科学仪器、重点和面上项目等及项目和欧共体等国际合作项目。任职中国颗粒学会等多个学术组织，是多个国际国内学术刊物的编委，主持出版专著多部，发表200多篇，获上海市自然科学奖等奖项，授权发明专利30余项。Email: usst_caixs@163.com。 苏明旭，上海理工大学教授。从事超声和光散颗粒两相流测量方和技研究。先后主持自然科学项目、重大专项子课题、863项目、省部级和企业项目20多项。发表科研200余篇、参与制定颗粒测试标准3项，获授权专利20余项，两次获得上海市自然科学二等奖。现为中国工程热物理学会多相流分会委员、中国颗粒学会理事、上海市颗粒学会副理事长。 沈建琪，上海理工大学教授。1994年起从事光散颗粒测试技术研究，师从王乃宁教授，1999年获博士。同年赴德国留学，师从Ulrich Riebel教授，2003年获博士。1996年起任中国颗粒学会理事、常务理事，颗粒测试专委会委员。获上海市曙光学者和浦江学者称号，主持完成多项科研项目，发表学术150多篇。

颗粒广泛存在于能源、化工、冶金、医药、环境、食品、材料、农业、军事、生命等各学科领域和行业。据统计，约70%以上的工业产品与颗粒有关，其粒度范围从纳米到毫米。近年来发展迅速的3D打印，其关键技术就涉及到颗粒的粒度，环境中的PM2.5、纳米材料等都属颗粒范畴，甚至新冠病毒也是纳米生物颗粒！颗粒的主要特是它的粒度及其分布，对其测量是颗粒表征的重要方面。 《颗粒粒度测量技术及应用》是作者团队多年从事颗粒粒度测量积累的知识与经验总结，全面总结了各种颗粒测量理论、方法、技术和应用的研究成果。中国颗粒学会原理事长郭慕孙院士对该书的出版给予了高度赞扬和。图书出版后深得国内颗粒界的欢迎和成为颗粒粒度测量仪器生产、颗粒制备、应用等单位的主要参考书。 《颗粒粒度测量技术及应用》出版后的十年间，颗粒测量理论、方和技又有了飞展，新的测量方法不断涌现，颗粒粒度涉及的领域也越来越广泛。为满足科研和工程应用的迫切需要，作者在上一版基础上，结合了近十年颗粒粒度测量新方法和应用研究成果，补充了在光散理论、声散理论、图像测量理论等研究的新进展，测量方和技的新发展，尤其是近年来颗粒在线测量技术的发展应用，同时对内容进行了全面更新和改写。 新书不仅包括了上一版有关颗粒的基本知识、光散和超声散的基本理论，光散和超声颗粒测量方和技，颗粒测量方法中重要的反演算法，颗粒测量的应用等内容，还补充了作者这10年来在基础理论、测量方和技方面的创新研究成果和突破，如图像测量理论和方法、虹散测量方法、颗粒在线测量技术、大气环境污染颗粒和气溶胶等的测量方法以及国际上的新进展。

本书根据内容分成4部分，首先介绍了颗粒粒度的基本知识以及光散和超声散颗粒测量技术的理论基础、反演算法等。其次介绍了基于光散理论和超声散理论发展的各种颗粒测量技术，包括纳米颗粒测量、亚微米和微米颗粒测量、直径到数千微米的特大颗粒和液滴喷雾的测量、高浓度颗粒测量、气溶胶颗粒测量等，覆盖了目前在科研和生产生活中遇到的各种颗粒粒度范围。再次介绍了颗粒粒度测量技术的应用和仪器，并介绍了一些颗粒测量技术作为上述基于光散和超声散的各种颗粒测量技术的补充。列举了各种情况下的应用实例。还提供了国内外有关颗粒测量的各种标准、国内外生产和提供标准颗粒的厂商名录、标准颗粒规格等资料，对于从事颗粒测量的科技人员有很大的参考价值。 本书是作者多年来在颗粒测量技术研究和应用领域的总结，是当国际颗粒粒度测量技术发展的方和技，也反映和代表了我国目前颗粒粒度测量技术的水平。 本书适合广大涉及到颗粒测量、颗粒研制、生产和应用的科研人员和提供参考，并可作为高等学校有关学科的教师和的教材和参考书。