1  绪论

1。1  研究背景及意义

近年来，雾霾天气时常出现于各大城市中，这说明大气污染已经不容轻视。例如二氧化硫污染已普遍呈现较高水平，大气中总悬浮颗粒物浓度严重超标，机动车尾气的污染总量也在猛烈的上升[1]。这些大气污染对人们的生活、工业的生产以及环境污染都有着较大的影响。在了解其过程中发现，粉尘污染其实与污染物颗粒大小有着密切的关系，也就是说，准确测量颗粒物大小有助于有效地进行空气污染检测及控制。

除了在大气污染中，我们的日常生活，工业生产，国防建设等各个方面都充斥着各种各样的颗粒，如空气中的雾滴、雨滴，河道中的泥沙，工业生产中的烟雾等。可以说颗粒无处不在。而颗粒粒径的尺寸和其分布情况却严重影响着许多产品的性能。比如，在汽车业中，燃油的喷射雾化质量在一定程度上是由燃料的燃烧性能和有害排放物的生成来决定的[2]。牙膏中的主要颗粒为二氧化硅，其大小影响着洁齿强弱[3]；电力工业中，低压缸水蚀汽轮机叶片的作用与水滴尺寸大小密切相关[4]等。

是以精确测量颗粒直径，对于人们的身心健康，改善环境污染，提高产品的性能和质量等存在着巨大的经济和社会效益。综上所述，对于研究颗粒直径的相关技术已经迫在眉睫。而其中液体颗粒和固体颗粒我们需要分开讨论，本次研究主要针对于如何测量微小液滴半径进行讨论。

1。2  粒径测量技术的发展现状

1。2。1  显微镜法

1。2。2  筛选法

1。2。3  沉降法

沉降法是利用颗粒在液体中会因为重力而沉降这一性质来进行测量。颗粒在悬浮体系中，会受到三个力，分别是重力，浮力和粘滞阻力，这其中遵循Stokes定律可以测定粘滞阻力。当这三个力处于平衡时，颗粒就会以匀速进行下降，并且下降的速率在数值上和粒径尺寸的平方成正比[9]。

但是沉降法的条件也是很苛刻的，条件如下：颗粒形状需近似球形，而且完整没入悬浮体系中；到达匀速的时间必须很短，且沉降时速度需很缓慢且恒定；颗粒间的相互作用不干扰沉降速度；颗粒在悬浮体系中的布朗运动不能影响沉降速度。

在沉降法中，两个常用方法为重力沉降法以及离心沉降法，但是他们的测量范围却有差异。前者可测的颗粒，后者却可测的颗粒。其中重力沉降法应用最为广泛，且其有各种的测量方法。由于颗粒间的性质差异，会导致在不一的沉降深度会表现出不一样的反应情况，所以在光线穿过液体时，通过测量光密度的变化状况即能够计算得到颗粒粒径的分布情况[10]。

1。2。4  光散射法

    光学法中，受到最广泛应用的就是光散射法。虽然光散射法和显微镜法都是属于光学，但本质上存在一定的差异。前者利用的是光的散射，而后者则利用的是成像原理。由于现代计算机以及激光技术的快速发展，光散射法的优势也凸显出来。与其他的测量方式相比较来说，具有以下的一些特点[11]：

1)除了能够测得固体颗粒粒径，还能够测量液体、气体颗粒，使得适应性好。

2)测量范围从纳米级到毫米级，使得粒子直径测量范围很广。论文网

3)测量的速度可以是十几秒，甚至于更加少的时间，测量速度很快。

4)测量的误差较小，使得精度以及准确度都很高。

5)测量时所需参量较少，方便计算。

    目前的光散射法的研究主要有静态和动态这两种。在静态光散射法中，特别颗粒粒度比光波波长大时，一般利用夫朗和费衍射理论进行测量。而当颗粒粒度和波长接近时,就需要采用米散射理论来进行误差修正。目前为止，比较受众的关于激光衍射粒度分析方法是在夫朗和费衍射理论的基础上研发的[12]。而动态光散射的原理在于颗粒产生的布朗运动，这对正在通过它的光线产生一定影响，使得散射光产生一定程度上的频移，其散射光会在空间某个点产生干涉,而该点关于光强衰减的时间函数与颗粒的尺寸存在逐一相对应。利用其关系就可以确定颗粒的尺寸。