粒度測試知識普及

粒徑的定義與粒度分布的概念

所謂粒徑，就是顆粒的直徑、大小或尺寸。現實的粉體顆粒，如滑石粉、碳酸鈣、水泥等顆粒，其形狀是不規則的，粒徑如何描述?實際上，迄今為止的任何一種粒度測量儀器，都是用現實顆粒同圓球顆粒相比較的方法測量顆粒大小的，即"如果顆粒是個圓球，那么它應該是(等效于)這么大"。粒徑的科學定義如下:當被測顆粒的某種物理特性或物理行為與某-直徑的同質球體(或其組合)最相近時，就把該球體的直徑(或其組合)作為被測顆粒的等效粒徑(或粒度分布)。

不同原理的儀器，選擇顆粒不同的與其大小相關的物理性質或行為來度量其大小，例如，激光粒度儀選擇顆粒對光的散射特性，沉降儀選擇顆粒在液體中的沉降特性，篩分法選擇顆粒能否通過篩孔，等等。由于不同儀器選擇同一顆粒不同的物理性質作為等效時的參考量，因此用它們測量同一不規則顆粒時，結果可能是不同的。有時甚至同一種原理的儀器，測試條件不同，結果也可能不同，例如，篩分測量的結果同振篩的時間有關。

粒徑用來描述一個顆粒的大小。一種粉體樣品的各個顆粒，大小互不相同，這時要用粒度分布才能較全面地描述樣品顆粒的整體大小。粒度分布是指各種大小的顆粒占顆粒總數的比例。可以用表格(粒度分布表)或曲線表示。

2 現代常見的幾種粒度測量儀器的比較

2.1激光粒度儀

原理:根據光的散射現象，即顆粒越小散射角越大的現象(可稱為靜態光散射)

理論測量范圍:0.05~2000μm

優點:動態范圍大、測量速度快、操作簡便、重復性好

缺點:分辨率低，不宜測量均勻性很好的樣品

2.2庫爾特(電阻法)顆粒計數器

原理:小孔電阻原理

理論測量范圍:1～256μm

優點:分辨率高、重復性好、操作較簡便

缺點:易堵孔、動態范圍小，不宜測量分布范圍寬的樣品，如水泥

2.3沉降儀(包括重力沉降、離心沉降、光透沉降、沉降管、移液管等)

原理:沉降原理，即Stokes原理，根據顆粒的沉降速度測量顆粒的大小。

理論測量范圍:離心沉降:0.01～100μm 其它:2～100μm

優點:原理直觀，造價較低

缺點:操作復雜，結果受環境和操作者影響較大，重復性較差

2.4動態光散射儀(PCS)

原理:根據微小顆粒在液體中做布朗運動，造成溶液中局部顆粒濃度變化，從而引起散射光的強度隨時間變化，通過分析散射光的自相關性，推算顆粒的運動速度，最終測知顆粒大小。

測量范圍:2nm~2000nm(2μm)

2.5顆粒圖像工作站

原理:顯微鏡方法與數字圖像處理技術相結合

理論測量范圍:0.5~1200μm

優點:分辨率高、可觀察顆粒形貌和狀態

而且顆粒圖像工作站是采用直接測量的方法，不用于以上幾種測試設備，不需要通過光散射、沉降時間等建立等比關系來測試。直接能夠獲得顆粒的圖像照片，更加直觀的同時也杜絕了因為儀器部件出現問題導致的測試失準。 顆粒圖像工作站是利用高清晰的工業攝像頭通過光學顯微鏡裝置將需要測試的顆粒樣品狀態逐一拍攝下來，利用專門開發的顆粒圖像分析軟件將所有圖像拼接、處理后，即可獲得每個顆粒的投影面積、粒徑大小等數據，再經過進一步統計和計算就可獲得所需要數據了。能夠獲得形狀參數是其最大優勢，除了顆粒圖像工作站外，還沒有其他儀器可以獲得球形度、長徑比等形貌參數。而且其價格適中操作簡便，是很多行業進行顆粒測試的首選儀器之一。