摘要：為了研究消光法顆粒粒徑測量過程中濃度對測量結(jié)果的影響，
根據(jù)Lambea-Beer定律帶來全新智能，對不同濃度下的乳劑采用多波長消光法進行
測量分析，同時采用蒙特卡羅法進行數(shù)值模擬分析等形式。實驗和數(shù)值結(jié)果均
表明：濃度對消光海測試結(jié)果的影響效果存在一個臨界濃度范圍。對于
脂肪乳荊組合運用，該臨界濃度出現(xiàn)在質(zhì)量分數(shù)1．8‰左右；對于橄欖油乳劑高質量，臨
界濃度則出現(xiàn)在0．5‰一O．‰之間研究與應用。超過該范圍后。測量的粒徑將受濃
度變化劇烈影響迎難而上。
關(guān)鍵詞：消光法有效保障；粒往測量；濃度
中圖分類號：TN249 文獻標志碼：A
文章編號：1008—5548(2010)02-0000-00
I nfluence of Emulsion Concentration on
Particle Sizing by Using Light Extinction
Method
Lone Minghui更高效，Su Mingxu稍有不慎，Cai Xiaoshu
(Institute for Particle and Two-phase Fluid Measurement。Universi哆of
Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093全面協議，China)
Abstract：In order to investigate the influence of emulsion concentration
on particle sizing，and basedon Lambert-Beer law快速融入，a series ofexperiments
on emulsion particle sizing at different concentrations were carried out by
using multi-spectral light extinction method帶動產業發展。Numerical simulations based
011 Monte Carlo method Were performed to discuss the possible multiple
scattering effects on particle sizing at higher concentration．Both results in·
dicat?-．xt tIlat a critical concentration WaS found．which appeared in around
1．8‰forthefatemulsionandbetween0．5‰t00．研如fortheoliveoilemul—
sim，Over the critical concentration，the acemaey ofparticle size measurement
couldbe dramaticlly affected by variation ofparticle concentration．
Key words：light extinction method；particle sizing系統；concentration
在食品、涂料規模、醫(yī)藥逐步顯現、石化及化妝品等許多行業(yè)
中，顆粒粒徑的大小對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能起著極為關(guān)
鍵的作用。在一些工業(yè)產(chǎn)品制備中近年來，呈乳濁液或懸濁
收稿日期：2009-11-27。
基金項目：國家自然科學基金項目長遠所需；編號：50706029形式，50836003；上海市
科委納米計劃項目非常完善；編號：0852nm06700傳遞。
*作者簡介：龍明暉(1985一)，男不斷完善，碩士發揮效力，從事消光法顆粒測試技術(shù)的
研究。E—mail：Iongminghuil 10@163．tom勞動精神。
通信作者：蘇明旭(1973一)穩定發展，男，副研究員明顯，研究方向為顆粒兩相流測量
理論更好。E—mail：sumingxu2002@yahoo．eoln。
V01．16 No．2
Apr．2010
液狀態(tài)的顆粒系尺寸分布需要進行實時快速檢測基礎上。
消光法作為一種較好的應(yīng)用的顆粒粒徑表征方
法安全鏈，因具有裝置簡潔、快速預下達、可同時對粒徑和濃度進行
測量等優(yōu)點而得到關(guān)注‘煳增持能力。在測量過程中，如果濃度
過高創新為先，對應(yīng)的光學厚度增加重要的意義，會由于光復散射等原因
導致測量結(jié)果的偏差。盡管目前已經(jīng)有一些初步的應(yīng)
用條件已提出Ill規模最大，但是就濃度對消光法測量顆粒粒徑
的具體影響目前還少有系統(tǒng)的研究關註度。為此，本文中將
以乳劑為例對此問題進行研究更為一致。
1 消光法測量原理
消光法是通過測量光通過顆粒離散介質(zhì)后的消
光譜各方面，并由譜信息反演得到顆粒分布堅定不移，其理論核心是
Lambert—Beer定律理論【2、4^71占。如圖l技術的開發，當一束強度為
，0的單色平行光通過一含有均勻懸浮顆粒的介質(zhì)時更讓我明白了，
由于顆粒對入射光的散射及吸收作用健康發展，出射光強，會
一定程度的衰減飛躍，出射光強與入射光強的關(guān)系為：
l=loexp(-rL)堅實基礎。(1)
式(1)即的Lambert—Beer定律，它描述了光
在顆粒介質(zhì)中的衰減規(guī)律大數據。式中前景，r為濁度(即是單位
體積內(nèi)顆粒的總消光截面)；L為顆粒介質(zhì)的厚度。
對于多分散狀態(tài)的顆粒系長效機製，經(jīng)推導(參見文獻
【l】)，終得到：
一r b
ln(1／lo)=一-7-L N(D)D2K重要部署。dD等地， (2)
咔J D
式中，口和b分別是顆粒尺寸分布的下限和上限數字技術；K共享應用。
稱為消光系數(shù)；N(D)是以顆粒數(shù)計的尺寸分布函數(shù)
或頻度函數(shù)尤為突出。由式(2)可知情況較常見，入射光的衰減，／標準，0中包含
Jo
·-—-——◆
J
———————●
圖1消光法測量原理
Fig．1 Theory of light extinction method
萬方數(shù)據(jù)
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第2期龍明暉促進善治，等： 消光法乳劑顆粒粒徑測量中濃度影響分析·73·
有顆粒尺寸和濃度(顆粒數(shù))的信息，從而為它們的測
量提供了一個尺度單產提升。為此求索，消光法可以歸結(jié)為：測得入
射光和透射光的強度，o和多樣性，或其比值眥性能穩定，知道入射
光波長A，光程￡和被測顆粒折射率m后規模，就可得到
顆粒的尺寸分布函數(shù)J7數字化、新格局，(D)。
該模型的一個重要前提就是光的單散射條件開展攻關合作，而
在顆粒濃度較大時特點，會不可避免的遇到光復散射情
況：部分顆粒并不暴露在原始入射光線中，它們對其
它顆粒的散射光再次進行散射[31情況正常。因此製度保障，有必要研究顆
粒濃度對消光法顆粒粒徑測量的影響。
2 實驗研究
為研究顆粒濃度對消光法顆粒粒徑測量的影響各領域，
本文中對脂肪乳劑顯示、橄欖油乳劑以及標稱尺寸為
(350±60)nm的標準顆粒在不同濃度下進行了測量。
圖2為測量裝置框圖的有效手段。其中光源采用某型鹵素燈共同努力，被
測顆粒置于1 cmxl cmx4．5 cm大小的立方體玻璃樣品
池中，采用美國Ocean Optics公司生產(chǎn)的HR--4000型
光纖光譜儀作為接收器真正做到。該光譜儀中內(nèi)置了分光系統(tǒng)
和光電傳感器發展邏輯，具有從200一l 100 am的波長響應(yīng)范
圍。信號處理和數(shù)據(jù)分析則采用該公司配套軟件和自
行編制的LabVIEW處理程序來實驗服務。臣叵h[蔓匭)
I竺竺塾J．．H墮蘭竺墨墨竺fH壟皇堡竺蘭f
圈2測量系統(tǒng)框圖
Fig．2 Diagram of measurement system
利用該裝置對350 am的標準顆粒進行測試實現，得
到如圖3的粒徑頻度分布曲線，其中索太爾平均直徑
Dr2=343．6 am舉行，在標稱范圍內(nèi)。
0 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5 0．6
粒徑D32／斗m
圖3 350咖的標準顆粒測量的粒徑分布
Fig一3 Particle size distribution of standard particles
(nominal size：350衄)
用相同裝置對某種脂肪乳劑進行測量，得到如圖
4所示不同配置濃度(質(zhì)量分數(shù))下的透射光光譜信
號習慣，圖中的背景信號指清水信號記得牢。
圖4脂肪乳的光譜信號
Fig．4 Spectrum signal of fat emulsion
由圖4可知，隨著被測顆粒濃度的增加適應性，對光的
散射作用增強迎難而上，對應(yīng)的透射光光譜信號出現(xiàn)明顯衰
減，后趨于對光譜信號進行處理激發創作，得到圖5所示波
長為600 nIn時脂肪乳劑中濁度下隨濃度變化曲線更高效。
可以看到r值在質(zhì)量濃度1．8％o之前呈近似線性增
長，但當濃度達到2％o后探索，丁值增長趨勢明顯變緩。
質(zhì)量分數(shù)，‰
圖5不同濃度脂肪乳劑的濁廈
Fig．5 Turbidity of fat emulsion at different concentrations
圖6為所測得橄欖油乳劑的濁度丁重要作用，可以看到
類似的變化趨勢堅持先行，其變化大約發(fā)生在濃度0．5‰一
0．6％o之間。由于濁度r是由光的散射和吸收而導致
的增幅最大，光強隨濃度增加迅速衰減到一定的值后具體而言，衰減
趨勢減緩最為顯著，直至光無法透過介質(zhì)，因此濁度r增長
亦趨于水平奮戰不懈。
采用*正則化方法(optimum regularization
technique生產能力，ORT)對測得的消光光譜信號進行處理同，
0 0．2 0．4 0．6 0．8 1．0