1。2。5  其他颗粒粒径的测量方法

其他方面的颗粒粒径的测量方法，有以布朗运动为基础的粒径测定方法[13]和电泳法[9]。所谓布朗运动，就是指在液体中存在着的微小颗粒，它与液体分子之间会产生相互作用，而这个作用会引发连续无规律的复杂运动。虽然这里说布朗运动是没有规律运动，但经过科学家们刻苦钻研，还是得到了它的一些统计规律。换句话说，在特定的前提和时间内，颗粒运动产生的平均位移的平方和颗粒粒径存在一个反比例关系。这种以颗粒的布朗运动为基础而研究出来的粒度测量方法，为精细微粒的粒径分布情况和准确测量展开了一个崭新的发展领域。而电泳法就是在电场力的作用下，由于带电颗粒在液体中会产生定向迁移，这个迁移率的大小是和颗粒粒径有关的。所以通过测量迁移量就能够计算出颗粒粒径。电泳法可测量小于粒径的颗粒。

1。3  本文的主要内容

本文的主要目标是关于测量微小液滴半径的方法研究。基于Mie散射理论，对微小液滴半径和其侧向散射光强间的关系进行理论和实验两个方面的研究。采用几何近似，给出了微小液滴半径和其侧向散射光强间的关系式。而后设计并搭建了实验平台，利用透明玻璃珠代替微小液滴进行实验，实验验证了微小液滴半径和其侧向散射光强之间的关系。因此，本文的具体章节安排如下：

第一章首先介绍了本次毕业设计的研究背景以及意义。接着重点叙述了现有的关于粒径测量的技术的发展现状，最后介绍本文内容安排。

第二章给出了光散射的和米氏理论及其近似的基本介绍，描述了现有的基于米氏理论的光散射法。并且重点详细地解释了几何近似的原理，并推导出了微小液滴半径和其侧向散射光强之间的关系式。

第三章给出了理想实验设计，并且详细的给出了理想实验不可行性而采取的近似说明。最后给出了现有条件下的实验设计。

第四章对实验得到的数据进行处理，采用Excel和matlab两个软件进行曲线拟合，给出了清晰的曲线关系图，并给出了拟合相关系数。并且对拟合图像进行分析。

第五章将实验结果与理论结果进行比较，发现存在一定的误差，具体分析其中的误差原因。

2  理论基础

2。1  光的散射

通常情况下，光在介质中的传播是沿直线方向的，但是需要满足一个前提条件，即介质是均匀介质。当穿过的介质不再是均匀时，一部分光线就会偏离本来的直线运动轨迹。所谓光的散射，即当介质中有微小颗粒时，因为颗粒存在而引起的介质不均匀，使得光波偏离本来的运动轨迹而向四周散开的这么一种现象。

光的散射主要能够分为两大类，根据在散射前后，光的波矢和波长发生变化情况进行分类。第一类为波失发生变化但是波长并没有发生变化，这类里主要分为米氏散射和瑞利散射。第二类波失和波长均发生变化，这类里主要分为布里渊散射和拉曼散射。本文主要讨论的是第一类散射情况。

瑞利散射的规律仅适用于粒子数量级在以下的极小微粒，而当微粒逐渐变大到可与波长λ比拟或者更大的时候，瑞利散射的理论就不适用了。粒子数量级大于时，此时的散射我们称之为米氏散射，这时散射光强就几乎和光波长无关了，更多的是和颗粒大小，折射率以及散射角有关。基于米氏散射提出的理论称之为米氏理论，这也是本文中所涉及到的理论基础。

由于粒子光散射理论的积极研究和快速发展，目前也得到了很多测定颗粒的相关技术。比如相位多普勒法（Phase Doppler Particle Anemometry,PDPA)[14]以及激光诱导荧光麦氏散射法（Laser Sheet Drop-sizing,LSD)[15]等。但其实它们都会有各自的一些局限性所在，如PDPA方法只可以测量在介质中某一个详细点的粒子粒径和速度方面的参量，而LSD方法对实验要求很高。因此我们需要在光散射法上去寻求新的角度来测量粒径信息。