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用激光粒度仪测量D0和D100的讨论

丹东百特仪器有限公司  2019-07-18  点击369次

D0表示粉体粒度的最小粒径,D100表示粉体粒度的最大粒径,这两个值是粉体粒度的两端极限边界值——极值。对粉体粒度分布规律来看,极值颗粒是最少的,可能只有几个甚至1个。那么激光粒度仪能不能测量测粉体粒度的极值呢?答案是否定的,一是取样代表性上受到限制,二是激光粒度测量原理上不可行。

首先从取样代表性来看,激光粒度仪测量粒度的样品量一般在30~500毫克之间,而生产的粉体产品是以吨来计量的,两者相差的数量级为106~107,取样概率在百万分之一到千万分之一之间,这样低的概率,能取到最小或最大颗粒的概率更是微乎其微,取样的可能性都如此之低,测到就更不现实了。那么为什么有的激光粒度仪能测D0和D100呢?其实是用能测到(算出)的D0和D100值,这就好像是把一个公司最矮和最高者说成是全国最矮和最高者的道理一样,是不准确的。

其次从激光粒度仪测量过程和原理来分析测D0和D100,也是测不准的。如下图样品,在光斑直径15mm,测试窗厚度3.5mm,遮光率10.41%的条件下,经测算测量区的颗粒数量为7.78×106个,在这么多颗粒群中,D0和D100数量太少,对散射光能贡献率可忽略,把它们找出来是几乎不可能的。

通过下图我们还能看到,在原始光能分布中,分别加入1个、10个和100个200微米颗粒,然后比较光能分布图,可以看出,在增加1个和10个颗粒,光能分布图基本不变,增加100个颗粒光能分布图才有微小变化,而且这些微小的光能变化可能比系统的噪声还低,被系统的噪声淹没掉。

此外,从反演算法的灵敏度及计算误差导致D0和D100测不准。激光粒度仪是通过光散射信号结合Mie散射理论计算粒度分布信息。在这个环节中由于各种系统误差都会导致D0和D100的波动,而且通常在反演算法中都有对数据的平滑处理,也会使D0和D100测不准。反演算法得到的D0和D100可能较真实的或大或小都有可能。

在激光粒度仪中不能准确的测出粉体颗粒的D0和D100,取样是关键原因。计算是重要原因。就好像在浩瀚的宇宙中寻找一颗星辰,在茫茫戈壁中寻找一粒沙子,用常规的方法是无法实现的。

终上所述,在激光粒度仪中测出的D0或D100不具有真实意义,也不具有比较意义。一般用D3和D97来代表粉体的粒度极值。


本文作者:丹东百特研发总监 范继来