粒度測試的基本概念和基本知識問答
一、粒度測試的基本概念和基本知識問答
1. 什么是顆粒？
顆粒是具有一定尺寸和形狀的微小的物體，是組成粉體的基本單元。它宏觀很小，但微觀卻包含大量的分子、原子。
2. 什么叫粒度？
顆粒的大小稱為顆粒的粒度。
3. 什么叫粒度分布？
用一定方法反映出一系列不同粒徑顆粒分別占粉體總量的百分比叫做粒度分布。
4. 粒度分布的表示方法？
1) 表格法：用列表的方式給出某些粒徑所對應的百分比的表示方法。通常有區(qū)間分布和累計分布。
2) 圖形法：用直方圖和曲線等圖形方式表示粒度分布的方法。
3) 函數(shù)法：用函數(shù)表示粒度分布的方法。常見有R-R分布，正態(tài)分布等。
5. 什么是粒徑？
粒徑就是顆粒的直徑，一般以微米為單位。
6. 什么是等效粒徑？
等效粒徑是指當一個顆粒的某一物理特性與同質球形顆粒相同或相近時，我們就用該球形顆粒的直徑來代表這個實際顆粒的直徑。根據(jù)不同的測量方法，等效粒徑可具體分為下列幾種：
1) 等效體積徑：即與所測顆粒具有相同體積的同質球形顆粒的直徑。激光法所測粒徑一般認為是等效體積徑。
2) 等效沉速粒徑：即與所測顆粒具有相同沉降速度的同質球形顆粒的直徑。重力沉降法、離心沉降法所測的粒徑為等效沉速粒徑，也叫Stokes徑。
3) 等效電阻徑：即在一定條件下與所測顆粒具有相同電阻的同質球形顆粒的直徑。庫爾特法所測的粒徑就是等效電阻粒徑。
4) 等效投影面積徑：即與所測顆粒具有相同的投影面積的球形顆粒的直徑。圖像法所測的粒徑即為等效投影面積直徑。
7. 為什么要用等效粒徑概念？
由于實際顆粒的形狀通常為非球形的，因此難以直接用粒徑這個值來表示其大小，而直徑又是描述一個幾何體大小的最簡單的一個量，于是采用等效粒徑的概念。
8. 什么叫D50？
D50是指累計分布百分數(shù)達到50％時所對應的粒徑值。它是反映粉體粒度特性的一個重要指標之一。D50又稱中位徑或中值粒徑。如果一個樣品的D50=5μm，說明在組成該樣品的所有粒徑的顆粒中，大于5μm的顆粒占50%，小于5μm的顆粒也占50％。
9. 什么叫平均徑？
平均徑是通過對粒度分布加權平均得到的一個反映粉體平均粒度的一個量。具體有重量平均徑、體積平均徑、面積平均徑、個數(shù)平均徑等。
10. 常用的粒度測試方法有那些？
常用的粒度測試方法有篩分法、顯微鏡（圖象）法、重力沉降法、離心沉降法、庫爾特（電阻）法、激光衍射 /散射法、電鏡法、超聲波法、透氣法等。
11. 各種常用粒度測試方法各有那些優(yōu)缺點？
1) 篩分法：優(yōu)點：簡單、直觀、設備造價低、常用于大于40μm的樣品。缺點：不能用于40μm以細的樣品； 結果受人為因素和篩孔變形影響較大。
2) 顯微鏡法：優(yōu)點：簡單、直觀、可進行形貌分析。缺點：速度慢、代表性差，無法測超細顆粒。
3) 沉降法（包括重力沉降和離心沉降）：優(yōu)點：操作簡便，儀器可以連續(xù)運行，價格低，準確性和重復性較
好，測試范圍較大。缺點：測試時間較長。
4) 庫爾特法：優(yōu)點：操作簡便，可測顆�？倲�(shù)，等效概念明確，速度快，準確性好。缺點：測試范圍較小，
小孔容易被顆粒堵塞，介質應具備嚴格的導電特性。
5) 激光法：優(yōu)點：操作簡便，測試速度快，測試范圍大，重復性和準確性好，可進行在線測量和干法測量。
缺點：結果受分布模型影響較大，儀器造價較高。
6) 電鏡：優(yōu)點：適合測試超細顆粒甚至納米顆粒、分辨率高。缺點：樣品少、代表性差、儀器價格昂貴。
7) 超聲波法：優(yōu)點：可對高濃度漿料直接測量。缺點：分辨率較低。
8) 透氣法：優(yōu)點：儀器價格低，不用對樣品進行分散，可測磁性材料粉體。缺點：只能得到平均粒度值，不 能測粒度分布。
12. 什么叫頻率分布和累計分布？
由于粉體通常是由大量的大小不同的顆粒組成的，因此進行粒度測試時須分成大小若干粒徑區(qū)間。每個粒徑區(qū)間內(nèi)顆粒的相對含量的一系列百分數(shù)，稱為頻率分布；小于某粒徑的相對含量的一系列百分數(shù)稱為累計分布。累計分布是由頻率分布累加得到的。
13. 什么叫重復性？
同一個樣品多次測量所得結果的相對誤差稱為重復性。重復性是衡量粒度儀器和粒度測試方法優(yōu)劣的主要指標。
14. 什么是粒度測試的真實性？
由于實際顆粒大多不是球型的，無法用一個數(shù)值來準確地表達一個實際顆粒的大小，加上不同原理和不同廠家的儀器的標準不盡相同，因此常常出現(xiàn)同一個樣品會得到幾個不同測量結果的情況。盡管這些不同的測試結果的主要原因是由于顆粒本身形狀的復雜性造成的，但測試結果還是不能漫無邊際，應在一個合理的范圍內(nèi)。這種不同儀器所測試的結果的差別應在一個合理的范圍內(nèi)的要求稱為粒度測試的真實性。粒度測試真實性目前尚無統(tǒng)一的定量標準，只有一些相對的定性的依據(jù)。比如粉碎前的樣品應比粉碎后粗些；粉碎時間短的應比粉碎時間長的粗些；分級前應比分級后粗些；對球形顆粒的測試結果應一致等等。
15. 沉降法粒度測試原理--比爾定律：
從Stokes定律可知，只要測到顆粒的沉降速度，就可以得到該顆粒的粒徑了。在實際測量過程中，直接測量顆粒沉降速度是很困難的，因此在沉降法粒度測試過程中，常常用透過懸浮液的光強的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度。那么，光強的變化率與粒徑之間的關系是怎樣的呢？比爾定律給出了某時刻的光強與粒徑之間的數(shù)量關系： 這樣我們就可以通過測試某時刻的光強來得到光強的變化率，再通過計算機的處理就可以得到粒度分布了。
16. 激光粒度測試原理：
由激光器發(fā)出的激光束，經(jīng)濾波、擴束、準值后變成一束平行光，在該平行光束沒有照射到顆粒的情況下，光束經(jīng)過富氏透鏡后將匯聚到焦點上。如圖下圖所示：
當通過某種特定的方式把顆粒均勻地放置到平行光束中時，激光將發(fā)生衍射和散射現(xiàn)象，一部分光將與光軸成一定的角度向外擴散。理論與實踐都證明，大顆粒引發(fā)的散射光的散射角小，顆粒越小，散射光的散射角越大。這些不同角度的散射光通過富氏透鏡后將在焦平面上將形成一系列的光環(huán)，由這些光環(huán)組成的明暗交替的光斑稱為Airy斑。Airy中包含著豐富的粒度信息。簡單地理解就是半徑大的光環(huán)對應著較小的粒徑的顆粒，半徑小的光環(huán)對應著較大粒徑的顆粒；不同半徑上光環(huán)的光能大小包含該粒徑顆粒的含量信息。這樣我們就在焦平面上安裝一系列光的電接收器，將這些由不同粒徑顆粒散射的光信號轉換成電信號，并傳輸?shù)接嬎銠C中，再采用米氏散射理論通過計算機將這些信號進行數(shù)學處理，就可以得出粒度分布了。
17 為什么采用激光作光源？
激光是一種具有良好準直性、單色性的光源，它可以得到清晰的散射譜分布。
18. 米氏散射與弗朗和弗衍射有何差別？
采用米氏理論能更準確地反映不同粒徑顆粒的散射規(guī)律，使激光粒度儀的測試下限更小，結果更準確。弗朗和弗衍射理論是米氏理論的近似，對細顆粒的誤差較大。百特公司的激光粒度儀目前已采用全程米氏散射理論。
19. 樣品分散的基本方法：
為使顆粒處于單體狀態(tài)，在進行粒度測試前要對樣品進行分散處理。分散的方法有潤濕、攪拌、超聲波振動、分散劑等，有時這些方法往往同時使用。
20. 粒度測試對介質的要求是什么？
粒度測試通常是將樣品置于某種液體中制成懸浮液來進行的。這時所用的液體稱為介質。粒度測試的介質通常有下列要求：1）純凈；2）不與顆粒發(fā)生物理、化學反應；3) 與顆粒具有良好的親和性，即對顆粒表面具有良好的潤濕作用；4）使顆粒具有適當?shù)某两禒顟B(tài)。
21. 常用的介質有哪些？
粒度測試最常用的液體介質是水，此外常用的介質還有水和甘油混合液、乙醇和甘油混合液、乙醇、汽油、煤油等。
22 什么叫分散劑？
分散劑是指加入到介質中的能使介質表面張力顯著降低，使顆粒表面得到良好潤濕的物質。
23. 分散劑的用法與用量。
分散劑應在測試前先按一定比例與水混合并使之完全溶解。分散劑與水的比例為0.2％-0.5％之間。
24. 用有機溶劑（乙醇等）作介質時要不要另加分散劑，為什么？
大部分有機溶劑作介質24. 顆粒"凝聚"的原因是什么？
顆粒"凝聚"是指多個顆粒粘附到一起成為"團粒"的現(xiàn)象。"凝聚"的主要原因是顆粒所帶的電荷、水份、范德華力等使顆粒相互作用的結果。顆粒越細，其表面能越大，"凝聚"的機會就越多。
25. 如何檢查分散效果？
1) 顯微鏡法：看有無"凝聚"現(xiàn)象。
2) 測量法：取經(jīng)過不同分散過程后的兩個樣品進行測量，如果兩次測試的數(shù)值是穩(wěn)定不變的，說明樣品已經(jīng)得到良好分散了。
26 干粉取樣的要求：
1) 從車間里取樣時要從料流中多點取樣。
2) 勺取法縮分樣品時要攪拌均勻后多點（至小四點）取樣。
27. 懸浮液取樣有那些要求？
1) 充分攪拌均勻。
2) 從液面到器皿底之間的中部抽取。
1. 什么是顆粒？
顆粒是具有一定尺寸和形狀的微小的物體，是組成粉體的基本單元。它宏觀很小，但微觀卻包含大量的分子、原子。
2. 什么叫粒度？
顆粒的大小稱為顆粒的粒度。
3. 什么叫粒度分布？
用一定方法反映出一系列不同粒徑顆粒分別占粉體總量的百分比叫做粒度分布。
4. 粒度分布的表示方法？
1) 表格法：用列表的方式給出某些粒徑所對應的百分比的表示方法。通常有區(qū)間分布和累計分布。
2) 圖形法：用直方圖和曲線等圖形方式表示粒度分布的方法。
3) 函數(shù)法：用函數(shù)表示粒度分布的方法。常見有R-R分布，正態(tài)分布等。
5. 什么是粒徑？
粒徑就是顆粒的直徑，一般以微米為單位。
6. 什么是等效粒徑？
等效粒徑是指當一個顆粒的某一物理特性與同質球形顆粒相同或相近時，我們就用該球形顆粒的直徑來代表這個實際顆粒的直徑。根據(jù)不同的測量方法，等效粒徑可具體分為下列幾種：
1) 等效體積徑：即與所測顆粒具有相同體積的同質球形顆粒的直徑。激光法所測粒徑一般認為是等效體積徑。
2) 等效沉速粒徑：即與所測顆粒具有相同沉降速度的同質球形顆粒的直徑。重力沉降法、離心沉降法所測的粒徑為等效沉速粒徑，也叫Stokes徑。
3) 等效電阻徑：即在一定條件下與所測顆粒具有相同電阻的同質球形顆粒的直徑。庫爾特法所測的粒徑就是等效電阻粒徑。
4) 等效投影面積徑：即與所測顆粒具有相同的投影面積的球形顆粒的直徑。圖像法所測的粒徑即為等效投影面積直徑。
7. 為什么要用等效粒徑概念？
由于實際顆粒的形狀通常為非球形的，因此難以直接用粒徑這個值來表示其大小，而直徑又是描述一個幾何體大小的最簡單的一個量，于是采用等效粒徑的概念。
8. 什么叫D50？
D50是指累計分布百分數(shù)達到50％時所對應的粒徑值。它是反映粉體粒度特性的一個重要指標之一。D50又稱中位徑或中值粒徑。如果一個樣品的D50=5μm，說明在組成該樣品的所有粒徑的顆粒中，大于5μm的顆粒占50%，小于5μm的顆粒也占50％。
9. 什么叫平均徑？
平均徑是通過對粒度分布加權平均得到的一個反映粉體平均粒度的一個量。具體有重量平均徑、體積平均徑、面積平均徑、個數(shù)平均徑等。
10. 常用的粒度測試方法有那些？
常用的粒度測試方法有篩分法、顯微鏡（圖象）法、重力沉降法、離心沉降法、庫爾特（電阻）法、激光衍射 /散射法、電鏡法、超聲波法、透氣法等。
11. 各種常用粒度測試方法各有那些優(yōu)缺點？
1) 篩分法：優(yōu)點：簡單、直觀、設備造價低、常用于大于40μm的樣品。缺點：不能用于40μm以細的樣品； 結果受人為因素和篩孔變形影響較大。
2) 顯微鏡法：優(yōu)點：簡單、直觀、可進行形貌分析。缺點：速度慢、代表性差，無法測超細顆粒。
3) 沉降法（包括重力沉降和離心沉降）：優(yōu)點：操作簡便，儀器可以連續(xù)運行，價格低，準確性和重復性較
好，測試范圍較大。缺點：測試時間較長。
4) 庫爾特法：優(yōu)點：操作簡便，可測顆�？倲�(shù)，等效概念明確，速度快，準確性好。缺點：測試范圍較小，
小孔容易被顆粒堵塞，介質應具備嚴格的導電特性。
5) 激光法：優(yōu)點：操作簡便，測試速度快，測試范圍大，重復性和準確性好，可進行在線測量和干法測量。
缺點：結果受分布模型影響較大，儀器造價較高。
6) 電鏡：優(yōu)點：適合測試超細顆粒甚至納米顆粒、分辨率高。缺點：樣品少、代表性差、儀器價格昂貴。
7) 超聲波法：優(yōu)點：可對高濃度漿料直接測量。缺點：分辨率較低。
8) 透氣法：優(yōu)點：儀器價格低，不用對樣品進行分散，可測磁性材料粉體。缺點：只能得到平均粒度值，不 能測粒度分布。
12. 什么叫頻率分布和累計分布？
由于粉體通常是由大量的大小不同的顆粒組成的，因此進行粒度測試時須分成大小若干粒徑區(qū)間。每個粒徑區(qū)間內(nèi)顆粒的相對含量的一系列百分數(shù)，稱為頻率分布；小于某粒徑的相對含量的一系列百分數(shù)稱為累計分布。累計分布是由頻率分布累加得到的。
13. 什么叫重復性？
同一個樣品多次測量所得結果的相對誤差稱為重復性。重復性是衡量粒度儀器和粒度測試方法優(yōu)劣的主要指標。
14. 什么是粒度測試的真實性？
由于實際顆粒大多不是球型的，無法用一個數(shù)值來準確地表達一個實際顆粒的大小，加上不同原理和不同廠家的儀器的標準不盡相同，因此常常出現(xiàn)同一個樣品會得到幾個不同測量結果的情況。盡管這些不同的測試結果的主要原因是由于顆粒本身形狀的復雜性造成的，但測試結果還是不能漫無邊際，應在一個合理的范圍內(nèi)。這種不同儀器所測試的結果的差別應在一個合理的范圍內(nèi)的要求稱為粒度測試的真實性。粒度測試真實性目前尚無統(tǒng)一的定量標準，只有一些相對的定性的依據(jù)。比如粉碎前的樣品應比粉碎后粗些；粉碎時間短的應比粉碎時間長的粗些；分級前應比分級后粗些；對球形顆粒的測試結果應一致等等。
15. 沉降法粒度測試原理--比爾定律：
從Stokes定律可知，只要測到顆粒的沉降速度，就可以得到該顆粒的粒徑了。在實際測量過程中，直接測量顆粒沉降速度是很困難的，因此在沉降法粒度測試過程中，常常用透過懸浮液的光強的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度。那么，光強的變化率與粒徑之間的關系是怎樣的呢？比爾定律給出了某時刻的光強與粒徑之間的數(shù)量關系： 這樣我們就可以通過測試某時刻的光強來得到光強的變化率，再通過計算機的處理就可以得到粒度分布了。
16. 激光粒度測試原理：
由激光器發(fā)出的激光束，經(jīng)濾波、擴束、準值后變成一束平行光，在該平行光束沒有照射到顆粒的情況下，光束經(jīng)過富氏透鏡后將匯聚到焦點上。如圖下圖所示：
當通過某種特定的方式把顆粒均勻地放置到平行光束中時，激光將發(fā)生衍射和散射現(xiàn)象，一部分光將與光軸成一定的角度向外擴散。理論與實踐都證明，大顆粒引發(fā)的散射光的散射角小，顆粒越小，散射光的散射角越大。這些不同角度的散射光通過富氏透鏡后將在焦平面上將形成一系列的光環(huán)，由這些光環(huán)組成的明暗交替的光斑稱為Airy斑。Airy中包含著豐富的粒度信息。簡單地理解就是半徑大的光環(huán)對應著較小的粒徑的顆粒，半徑小的光環(huán)對應著較大粒徑的顆粒；不同半徑上光環(huán)的光能大小包含該粒徑顆粒的含量信息。這樣我們就在焦平面上安裝一系列光的電接收器，將這些由不同粒徑顆粒散射的光信號轉換成電信號，并傳輸?shù)接嬎銠C中，再采用米氏散射理論通過計算機將這些信號進行數(shù)學處理，就可以得出粒度分布了。
17 為什么采用激光作光源？
激光是一種具有良好準直性、單色性的光源，它可以得到清晰的散射譜分布。
18. 米氏散射與弗朗和弗衍射有何差別？
采用米氏理論能更準確地反映不同粒徑顆粒的散射規(guī)律，使激光粒度儀的測試下限更小，結果更準確。弗朗和弗衍射理論是米氏理論的近似，對細顆粒的誤差較大。百特公司的激光粒度儀目前已采用全程米氏散射理論。
19. 樣品分散的基本方法：
為使顆粒處于單體狀態(tài)，在進行粒度測試前要對樣品進行分散處理。分散的方法有潤濕、攪拌、超聲波振動、分散劑等，有時這些方法往往同時使用。
20. 粒度測試對介質的要求是什么？
粒度測試通常是將樣品置于某種液體中制成懸浮液來進行的。這時所用的液體稱為介質。粒度測試的介質通常有下列要求：1）純凈；2）不與顆粒發(fā)生物理、化學反應；3) 與顆粒具有良好的親和性，即對顆粒表面具有良好的潤濕作用；4）使顆粒具有適當?shù)某两禒顟B(tài)。
21. 常用的介質有哪些？
粒度測試最常用的液體介質是水，此外常用的介質還有水和甘油混合液、乙醇和甘油混合液、乙醇、汽油、煤油等。
22 什么叫分散劑？
分散劑是指加入到介質中的能使介質表面張力顯著降低，使顆粒表面得到良好潤濕的物質。
23. 分散劑的用法與用量。
分散劑應在測試前先按一定比例與水混合并使之完全溶解。分散劑與水的比例為0.2％-0.5％之間。
24. 用有機溶劑（乙醇等）作介質時要不要另加分散劑，為什么？
大部分有機溶劑作介質24. 顆粒"凝聚"的原因是什么？
顆粒"凝聚"是指多個顆粒粘附到一起成為"團粒"的現(xiàn)象。"凝聚"的主要原因是顆粒所帶的電荷、水份、范德華力等使顆粒相互作用的結果。顆粒越細，其表面能越大，"凝聚"的機會就越多。
25. 如何檢查分散效果？
1) 顯微鏡法：看有無"凝聚"現(xiàn)象。
2) 測量法：取經(jīng)過不同分散過程后的兩個樣品進行測量，如果兩次測試的數(shù)值是穩(wěn)定不變的，說明樣品已經(jīng)得到良好分散了。
26 干粉取樣的要求：
1) 從車間里取樣時要從料流中多點取樣。
2) 勺取法縮分樣品時要攪拌均勻后多點（至小四點）取樣。
27. 懸浮液取樣有那些要求？
1) 充分攪拌均勻。
2) 從液面到器皿底之間的中部抽取。
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