颗粒粒度测量技术及应用（第二版）

图书标准信息

• 作者 沈建琪 著；蔡小舒；苏明旭
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2022-12
• 版次 2
• ISBN 9787122420091
• 定价 198.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 474页
• 字数 597千字

【内容简介】

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射和超声散射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射理论和超声散射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，并介绍了其他一些颗粒测量技术作为上述基于光散射和超声散射的各种颗粒测量技术的补充。最后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，是当今国际上颗粒粒度测量技术发展的最新方法和技术，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工程师提供参考，并可作为高等学校有关学科的教师和研究生的教材和参考书。

【作者简介】

蔡小舒，上海理工大学教授。从事基于光散射、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，先后主持国家重大专项，自然科学基金仪器、重点和面上项目等及其它国家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，发表论文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。从事超声和光散射颗粒两相流测量方法和技术研究。先后主持自然科学基金项目、国家重大专项子课题、863项目、省部级和企业项目20多项。发表科研论文200余篇、参与制定颗粒测试国家标准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年起从事光散射颗粒测试技术研究，师从王乃宁教授，1999年获博士学位。同年赴德国留学，师从Ulrich Riebel教授，2003年获博士学位。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，发表学术论文150多篇。

【目录】

第1章　颗粒基本知识    001 

1.1　概述    001 

1.2　颗粒的几何特性    002 

1.2.1　颗粒的形状    002 

1.2.2　颗粒的比表面积    003 

1.2.3　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　光散射理论基础    023 

2.1　衍射散射基本理论    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　衍射的分类    026 

2.1.4　夫琅和费单缝衍射    026 

2.1.5　夫琅和费圆孔衍射    028 

2.2　光散射基本理论    030 

2.2.1　光散射概述    030 

2.2.2　光散射基本知识    032 

2.2.3　经典Mie光散射理论    035 

2.2.4　Mie散射的德拜级数展开    052 

2.3　几何光学对散射的描述    056 

2.3.1　概述    056 

2.3.2　几何光学近似方法    057 

2.4　非平面波的散射理论    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　高斯波束照射    070 

2.4.4　角谱展开法    071 

参考文献    076 

第3章　散射光能颗粒测量技术    081 

3.1　概述    081 

3.2　基于衍射理论的激光粒度仪    084 

3.2.1　衍射散射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 

3.2.3　衍射散射法的数据处理方法    089 

3.3　基于Mie散射理论的激光粒度仪    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　被测试样折射率的影响    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　偏振光散射强度差（PIDS）技术    111 

3.5.5　全方位多角度技术    112 

3.5.6　激光粒度仪的测量上限    114 

3.5.7　国产激光粒度仪的新发展    115 

3.6　角散射颗粒测量技术    120 

3.6.1　角散射式颗粒计数器的工作原理    121 

3.6.2　角散射式颗粒计数器的散射光能与粒径曲线    122 

3.6.3　角散射式颗粒计数器F-D曲线的讨论    124 

3.6.4　角散射式颗粒计数器的测量区及其定义    128 

3.6.5　角散射式颗粒计数器的计数效率    132 

3.6.6　角散射式颗粒计数器的主要技术性能指标    132 

3.7　彩虹测量技术    135 

3.7.1　彩虹技术的原理    136 

3.7.2　彩虹法液滴测量    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　透射光能颗粒测量技术    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 

4.2.3　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　动态光散射法纳米颗粒测量技术    202 

5.1　概述    202 

5.2　纳米颗粒动态光散射测量基本原理    204 

5.2.1　动态光散射基本原理    204 

5.2.2　动态光散射纳米颗粒粒度测量技术的基本概念和关系式    207 

5.2.3　动态光散射纳米颗粒测量典型装置    211 

5.2.4　数据处理方法    213 

5.3　图像动态光散射测量    220 

5.3.1　图像动态光散射测量方法（IDLS）    220 

5.3.2　超快图像动态光散射测量方法（UIDLS）    222 

5.3.3　偏振图像动态光散射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    231 

参考文献    234 

第6章　超声法颗粒测量技术    237 

6.1　声和超声    237 

6.1.1　声和超声的产生    237 

6.1.2　超声波特征量    238 

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　蒙特卡罗方法    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 

7.2.3　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    323 

7.5.4　颗粒粒径分析结果表示    323 

7.6　图像法与光散射结合的颗粒测量技术    327 

7.6.1　侧向散射成像法颗粒测量    327 

7.6.2　后向散射成像法颗粒测量    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　约束算法在光散射颗粒测量中的应用    345 

8.2.3　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　颗粒达到最终沉降速度所需的时间    386 

9.2.3　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公式的其它影响因素    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 

第10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　激光前向散射法测量    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　彩虹法测量    406 

10.1.5　其它散射法测量    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　超细颗粒折射率测量    423 

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　图像后向散射法无组织排放烟尘浓度遥测    430 

10.12.3　图像侧向散射法餐饮油烟排放监测    432 

10.13　图像动态光散射测量纳米颗粒    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　颗粒表征国家标准和国际标准    445 

附录3　国内外标准颗粒主要生产厂商    453 

附录4　液体的黏度和折射率    455 

附录5　固体化合物的折射率    458 

附录6　分散剂类别    473