粒度分析知識(shí)基礎(chǔ)(粒度測(cè)試的基本知識(shí))

1.粒度測(cè)試的基本知識(shí)

① 表格法：用表格的方法將粒徑區(qū)間分布、累計(jì)分布一一列出的方法。

② 圖形法：在直角標(biāo)系中用直方圖和曲線等形式表示粒度分布的方法。③ 函數(shù)法：用數(shù)學(xué)函數(shù)表示粒度分布的方法。

這種方法一般在理論研究時(shí)用。如著名的Rosin-Rammler分布就是函數(shù)分布。

粒徑就是顆粒直徑。這概念是很簡(jiǎn)單明確的，那么什么是等效粒徑呢，粒徑和等效粒徑有什么關(guān)系呢？我們知道，只有圓球體才有直徑，其它形狀的幾何體是沒(méi)有直徑的，而組成粉體的顆粒又絕大多數(shù)不是圓球形的，而是各種各樣不規(guī)則形狀的，有片狀的、針狀的、多棱狀的等等。

這些復(fù)雜形狀的顆粒從理論上講是不能直接用直徑這個(gè)概念來(lái)表示它的大小的。而在實(shí)際工作中直徑是描述一個(gè)顆粒大小的最直觀、最簡(jiǎn)單的一個(gè)量，我們又希望能用這樣的一個(gè)量來(lái)描述顆粒大小，所以在粒度測(cè)試的實(shí)踐中的我們引入了等效粒徑這個(gè)概念。

等效粒徑是指當(dāng)一個(gè)顆粒的某一物理特性與同質(zhì)的球形顆粒相同或相近時(shí)，我們就用該球形顆粒的直徑來(lái)代表這個(gè)實(shí)際顆粒的直徑。那么這個(gè)球形顆粒的粒徑就是該實(shí)際顆粒的等效粒徑。

等效粒徑具體有如下幾種：① 等效體積徑：與實(shí)際顆粒體積相同的球的直徑。一般認(rèn)為激光法所測(cè)的直徑為等效體積徑。

② 等效沉速?gòu)剑涸谙嗤瑮l件下與實(shí)際顆粒沉降速度相同的球的直徑。沉降法所測(cè)的粒徑為等效沉速?gòu)剑纸蠸tokes徑。

③ 等效電阻徑：在相同條件下與實(shí)際顆粒產(chǎn)生相同電阻效果的球形顆粒的直徑。庫(kù)爾特法所測(cè)的粒徑為等效電阻徑。

④ 等效投進(jìn)面積徑：與實(shí)際顆粒投進(jìn)面積相同的球形顆粒的直徑。顯向鏡法和圖像法所測(cè)的粒徑大多是等效投影面積直徑。

① D50：一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%,D50也叫中位徑或中值粒徑。

D50常用來(lái)表示粉體的平均粒度。② D97：一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布數(shù)達(dá)到97%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。

它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占97%。D97常用來(lái)表示粉體粗端的粒度指標(biāo)。

其它如D16、D90等參數(shù)的定義與物理意義與D97相似。③ 比表面積：?jiǎn)挝恢亓康念w粒的表面積之和。

比表面積的單位為m2/kg或cm2/g。比表面積與粒度有一定的關(guān)系，粒度越細(xì)，比表面積越大，但這種關(guān)系并不一定是正比關(guān)系。

同一個(gè)樣品多次測(cè)量結(jié)果之間的偏差。重復(fù)性指標(biāo)是衡量一個(gè)粒度測(cè)試儀器和方法好壞的最重要的指標(biāo)。

它的計(jì)算方法是：其中，n為測(cè)量次數(shù)（一般n>=10）;x i為每次測(cè)試結(jié)果的典型值（一般為D50值）；x為多次測(cè)試結(jié)果典型值的平均值；σ為標(biāo)準(zhǔn)差；δ為重復(fù)性相對(duì)誤差。影響粒度測(cè)試重復(fù)性有儀器和方法本身的因素；樣品制備方面的因素；環(huán)境與操作方面的因素等。

粒度測(cè)試應(yīng)具有良好的重復(fù)性是對(duì)儀器和操作人員的基本要求。 通常的測(cè)量?jī)x器都有準(zhǔn)確性方面的指標(biāo)。

由于粒度測(cè)試的特殊性，通常用真實(shí)性來(lái)表示準(zhǔn)確性方面的含義。由于粒度測(cè)試所測(cè)得的粒徑為等效粒徑，對(duì)同一個(gè)顆粒，不同的等效方法可能會(huì)得到不同的等效粒徑。

可見(jiàn)，由于測(cè)量方法不同，同一個(gè)顆粒得到了兩個(gè)不同的結(jié)果。也就是說(shuō)，一個(gè)不規(guī)則形狀的顆粒，如果用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示它的大小時(shí)，這個(gè)數(shù)值不是唯一的，而是有一系列的數(shù)值。

而每一種測(cè)試方法的都是針對(duì)顆粒的某一個(gè)特定方面進(jìn)行的，所得到的數(shù)值是所有能表示顆粒大小的一系列數(shù)值中的一個(gè)，所以相同樣品用不同的粒度測(cè)試方法得到的結(jié)果有所不同的是客觀原因造成的。顆粒的形狀越復(fù)雜，不同測(cè)試方法的結(jié)果相差越大。

但這并不意味著粒度測(cè)試結(jié)果可以漫無(wú)邊際，而恰恰應(yīng)具有一定的真實(shí)性，就是應(yīng)比較真實(shí)地反映樣品的實(shí)際粒度分布。真實(shí)性目前還沒(méi)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)定性的概念。

但有些現(xiàn)象可以做為測(cè)試結(jié)果真實(shí)性好壞的依據(jù)。比如儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣的測(cè)量結(jié)果應(yīng)在標(biāo)稱值允許的誤差范圍內(nèi)；經(jīng)粉碎后的樣品應(yīng)比粉粉碎前更細(xì)；經(jīng)分級(jí)后的樣品的大顆粒含量應(yīng)減少；結(jié)果與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或公認(rèn)的方法一致等。

2.粒度分析的作圖

粒度分析的結(jié)果，可按表6-3所示的格式整理，然后作出直方圖、頻率曲線圖、累積曲線圖和概率累積曲線圖（圖6-5，圖6-6）。

圖的橫坐標(biāo)表示顆粒大小，縱坐標(biāo)表示百分?jǐn)?shù)或累積百分?jǐn)?shù)。直方圖是廣泛使用的一種粒度分布的圖解形式，以并排高低不同的矩形表示各粒級(jí)百分比。

如果把每個(gè)矩形頂連點(diǎn)連接成一平滑曲線，即成頻率曲線圖?？梢砸荒苛巳坏乇硎境隽＜?jí)分布的范圍和各粒級(jí)的百分比以及百分比最高和最低的粒級(jí)所在位置。

缺點(diǎn)是如果粒度數(shù)據(jù)很多時(shí)，很難對(duì)比。表6-3 粒度分析資料統(tǒng)計(jì)表累積曲線是粒度分析必做的最簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)圖。

從累積曲線分布的粒級(jí)范圍和曲線的陡緩，可對(duì)沉積物的粒級(jí)分布范圍、粒度粗細(xì)和分選好壞等主要的粒度特征得到直觀的感性認(rèn)識(shí)；不同沉積物的累積曲線可繪在一張圖上，便于互相對(duì)比；可以直接從曲線上讀出一些參數(shù)，并識(shí)別出沉積條件。因此，它是粒度分析中應(yīng)用很廣泛的方法。

圖6-5 由直方圖所作的頻率曲線圖6-6 三種常見(jiàn)的粒度曲線用正態(tài)概率紙（圖6-7）所作的概率累積曲線圖，從直觀看，概率坐標(biāo)不是等間距的，中央部分百分比之間的間距小，上下始末兩端百分比之間的間距大。其變化規(guī)律是以中央50%處為對(duì)稱中心點(diǎn)，向上下兩端相對(duì)應(yīng)地逐漸加大，因而使沉積物的粗細(xì)尾端百分含量較小的部分得以放大，使原來(lái)在半對(duì)數(shù)紙上的“S”形累積曲線的始末兩端曲線拉長(zhǎng)而成為一直線。

所以在正態(tài)概率紙上，表示粒度分布的累積百分比圖形是由幾段相交的直線段組成。不同性質(zhì)沉積物，線段的數(shù)目、交切點(diǎn)和斜度等性質(zhì)均有不同，便于直觀地比較沉積物之間的差別和辨別沉積環(huán)境，也可以直接從圖上識(shí)別不同的搬運(yùn)與沉積作用。

同時(shí)，由于概率累積曲線的粗細(xì)尾端變化明顯，便于求出φ5、φ16、φ84、φ95的分位數(shù)值，利用圖算法計(jì)算出各種參數(shù)。

3.粒徑分析儀

原發(fā)布者：異域死魂

實(shí)驗(yàn)16激光粒度分析中山大學(xué)理工學(xué)院材料物理實(shí)驗(yàn)室中山大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心材料物理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饬６葴y(cè)試的基本知識(shí)和基本方法了解激光粒度分析的基本原理和特點(diǎn)掌握用激光粒度分析儀測(cè)定粒度和粒度分布的方法中山大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心材料物理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)原理一、粒度測(cè)試的基本知識(shí)顆粒：在一定尺寸范圍內(nèi)具有特定形狀的幾何體。這里所說(shuō)的一定尺寸一般在毫米到納米之間，顆粒不僅指固體顆粒，還有霧滴、油珠等液體顆粒。粉體：由大量的不同尺寸的顆粒組成的顆粒群。粒度：顆粒的大小叫做顆粒的粒度。粒度分布：用特定的儀器和方法反映出的不同粒徑顆粒占粉體總量的百分?jǐn)?shù)。有區(qū)間分布和累計(jì)分布兩種形式。區(qū)間分布又稱為微分分布或頻率分布，它表示一系列粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量。累計(jì)分布也叫積分分布，它表示小于或大于某粒徑顆粒的百分含量。遮光比：指測(cè)量用的照明光束被測(cè)量中的樣品顆粒阻擋的部分與照明光的比值，顆粒在測(cè)量介質(zhì)中的濃度中山大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心材料物理實(shí)驗(yàn)室一、粒度測(cè)試的基本知識(shí)粒度分布的表示方法：表格法：用表格的方法將粒徑區(qū)間分布、累計(jì)分布一一列出的方法。圖形法：在直角標(biāo)系中用直方圖和曲線等形式表示粒度分布的方法。函數(shù)法：用數(shù)學(xué)函數(shù)表示粒度分布的方法。這種方法一般在理論研究時(shí)用。如著名的Rosin-Rammler分布就是函數(shù)分布。中山大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心材料物理實(shí)驗(yàn)室一、粒度測(cè)試

4.粒度測(cè)試的基本方法

粒度測(cè)試的方法很多，據(jù)統(tǒng)計(jì)有上百種。

目前常用的有沉降法、激光法、篩分法、圖像法和電阻法五種，另外還有幾種在特定行業(yè)和領(lǐng)域中常用的測(cè)試方法。 沉降法是根據(jù)不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同測(cè)量粒度分布的一種方法。

它的基本過(guò)程是把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液，懸浮液中的顆粒在重力或離心力作用下將發(fā)生沉降。不同粒徑顆粒的沉降速度是不同的，大顆粒的沉降速度較快，小顆粒的沉降速度較慢。

那么顆粒的沉降速度與粒徑有怎樣的數(shù)量關(guān)系，通過(guò)什么方式反映顆粒的沉降速度呢？① Stokes定律：在重力場(chǎng)中，懸浮在液體中的顆粒受重力、浮力和粘滯阻力的作用將發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為：這就是Stokes定律。從Stokes 定律中我們看到，沉降速度與顆粒直徑的平方成正比。

比如兩個(gè)粒徑比為1:10的顆粒，其沉降速度之比為1:100，就是說(shuō)細(xì)顆粒的沉降速度要慢很多。為了加快細(xì)顆粒的沉降速度，縮短測(cè)量時(shí)間，現(xiàn)代沉降儀大都引入離心沉降方式。

在離心沉降狀態(tài)下，顆粒的沉降事度與粒度的關(guān)系如下：這就是Stokes定律在離心狀態(tài)下的表達(dá)式。由于離心轉(zhuǎn)速都在數(shù)百轉(zhuǎn)以上，離心加速度ω2r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力加速度g,Vc>>V，所以在粒徑相同的條件下，離心沉降的測(cè)試時(shí)間將大大縮短。

② 比爾定律：如前所述，沉降法是根據(jù)顆粒的沉降速度來(lái)測(cè)試粒度分布的。但直接測(cè)量顆粒的沉降速度是很困難的。

所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中是通過(guò)測(cè)量不同時(shí)刻透過(guò)懸浮液光強(qiáng)的變化率來(lái)間接地反映顆粒的沉降速度的。那么光強(qiáng)的變化率與粒徑之間的關(guān)系又是怎樣的呢？比爾是律告訴我們：設(shè)在T1、T2、T3、……Ti時(shí)刻測(cè)得一系列的光強(qiáng)值I1<I2<I3……D2>D3>……>Di，將這些光強(qiáng)值和粒徑值代入式（5），再通過(guò)計(jì)算機(jī)處理就可以得到粒度分布了。

激光法是根據(jù)激光照射到顆粒后，顆粒能使激光產(chǎn)生衍射或散射的現(xiàn)象來(lái)測(cè)試粒度分布的。由激光器的發(fā)生的激光，經(jīng)擴(kuò)束后成為一束直徑為10mm左右的平行光。

在沒(méi)有顆粒的情況下該平行光通過(guò)富氏透鏡后匯聚到后焦平面上。如下圖所示：當(dāng)通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綄⒁欢康念w粒均勻地放置到平行光束中時(shí)，平行光將發(fā)生散現(xiàn)象。

一部分光將與光軸成一定角度向外傳播。如下圖：那么，散射現(xiàn)象與粒徑之間有什么關(guān)系呢？理論和實(shí)驗(yàn)都證明：大顆粒引發(fā)的散射光的角度小，顆粒越小，散光與軸之間的角度就越大。

這些不同角度的散射光通過(guò)富姓氏透鏡后在焦平面上將形成一系列有不同半徑的光環(huán)，由這些光環(huán)組成的明暗交替的光斑稱為Airy斑。Airy斑中包含著豐富粒度信息，簡(jiǎn)單地理解就是半徑大的光環(huán)對(duì)應(yīng)著較小的粒徑；半徑小的光環(huán)對(duì)應(yīng)著較大的粒徑；不同半徑的光環(huán)光的強(qiáng)弱，包含該粒徑顆粒的數(shù)量信息。

這樣我們?cè)诮蛊矫嫔戏胖靡幌盗械墓怆娊邮掌鳎瑢⒂刹煌筋w粒散射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過(guò)米氏散理論對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，就可以得到粒度分布了。 電阻法又叫庫(kù)爾特法，是由美國(guó)一個(gè)叫庫(kù)爾特的人發(fā)明的一種粒度測(cè)試方法。

這種方法是根據(jù)顆粒在通過(guò)一個(gè)小微孔的瞬間，占據(jù)了小微孔中的部分空間而排開(kāi)了小微孔中的導(dǎo)電液體，使小微孔兩端的電阻發(fā)生變化的原理測(cè)試粒度分布的。小孔兩端的電阻的大小與顆粒的體積成正比。

當(dāng)不同大小的粒徑顆粒連續(xù)通過(guò)小微孔時(shí)，小微孔的兩端將連續(xù)產(chǎn)生不同大小的電阻信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)這些電阻信號(hào)進(jìn)行處理就可以得到粒度分布了。如圖所示：用庫(kù)爾特法進(jìn)行粒度測(cè)試所用的介質(zhì)通常是導(dǎo)電性能較好的生理鹽水。

光阻法（Light Blockage），又稱為光障礙法或光遮擋法，是利用微粒對(duì)光的遮擋所發(fā)生的光強(qiáng)度變化進(jìn)行微粒粒徑檢測(cè)的方法，檢測(cè)范圍從1μm到2.5mm。工作原理：當(dāng)液體中的微粒通過(guò)一窄小的檢測(cè)區(qū)時(shí)，與液體流向垂直的入射光，由于被不溶性微粒所阻擋，從而使傳感器輸出信號(hào)變化，這種信號(hào)變化與微粒的截面積成正比，光阻法檢查注射液中不溶性微粒即依據(jù)此原理。

顯微圖像法包括顯微鏡、CCD攝像頭（或數(shù)碼像機(jī)）、圖形采集卡、計(jì)算機(jī)等部分組成。它的基本工作原理是將顯微鏡放大后的顆粒圖像通過(guò)CCD攝像頭和圖形采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些圖像進(jìn)行邊緣識(shí)別等處理，計(jì)算出每個(gè)顆粒的投影面積，根據(jù)等效投影面積原理得出每個(gè)顆粒的粒徑，再統(tǒng)計(jì)出所設(shè)定的粒徑區(qū)間的顆粒的數(shù)量，就可以得到粒度分布了。

由于這種方法單次所測(cè)到的顆粒個(gè)數(shù)較少，對(duì)同一個(gè)樣品可以通過(guò)更換視場(chǎng)的方法進(jìn)行多次測(cè)量來(lái)提高測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。除了進(jìn)行粒度測(cè)試之外，顯微圖像法還常用來(lái)觀察和測(cè)試顆粒的形貌。

除了上述幾種粒度測(cè)試方法以外，目前在生產(chǎn)和研究領(lǐng)域還常用刮板法、沉降瓶法、透氣法、超聲波法和動(dòng)態(tài)光散射法等。（1） 刮板法：把樣品刮到一個(gè)平板的表面上，觀察粗糙度，以此來(lái)評(píng)價(jià)樣品的粒度是否合格。

此法是涂料行業(yè)采用的一種方法。是一個(gè)定性的粒度測(cè)試方法。

（2） 沉降瓶法：它的原理與前后講的沉降法原理大致相同。測(cè)試過(guò)程是首先將一定量的樣品與液體在500ml或1000l的量筒里配制成懸浮液，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕〕鲆欢ā?/p>

5.激光粒度分析儀的基本概念有哪些

粒度分析的基本概念

(1)顆粒：具有一定尺寸和形狀的微小物體，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和原子；

(2)粒度：顆粒的大??；

(3)粒度分布：用一定的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；

(4)粒度分布的表示方法：表格法（區(qū)間分布和累積分布）、圖形法、函數(shù)法，常見(jiàn)的有R-R分布，正態(tài)分布等；

(5)粒徑：顆粒的直徑，一般以微米為單位；

(6)等效粒徑：指當(dāng)一個(gè)顆粒的某一物理特性與同質(zhì)球形顆粒相同或相近時(shí)，我們就用該球形顆粒的直

徑來(lái)代表這個(gè)實(shí)際顆粒的直徑；

(7)D10，累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到10% 所對(duì)應(yīng)的粒徑值；

D50，累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑值；又稱中位徑或中值粒徑；

D90，累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑值；

D(4,3)體積或質(zhì)量粒徑平均值；

常用的粒度測(cè)量方法

(1)篩分法

(2)沉降法（重力沉降法、離心沉降法）

(3)電阻法（庫(kù)爾特顆粒計(jì)數(shù)器）

(4)顯微鏡（圖像）法

(5)電鏡法

(6)超聲波法

(7)透氣法

(8)激光衍射法

各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)

篩分法：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、設(shè)備造價(jià)低、常用于大于40μm的樣品。缺點(diǎn)：不能用于40μm以細(xì)的樣品；結(jié)果受人為因素和篩孔變形影響較大。

顯微鏡法：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、可進(jìn)行形貌分析。 缺點(diǎn)：速度慢、代表性差，無(wú)法測(cè)超細(xì)顆粒。

沉降法（包括重力沉降和離心沉降）：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，儀器可以連續(xù)運(yùn)行，價(jià)格低，準(zhǔn)確性和重復(fù)性較好，測(cè)試范圍較大。 缺點(diǎn)：測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。

電阻法：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，可測(cè)顆粒總數(shù)，等效概念明確，速度快，準(zhǔn)確性好。 缺點(diǎn)：測(cè)試范圍較小，小孔容易被顆粒堵塞，介質(zhì)應(yīng)具備嚴(yán)格的導(dǎo)電特性。

電鏡法：優(yōu)點(diǎn)：適合測(cè)試超細(xì)顆粒甚至納米顆粒、分辨率高。 缺點(diǎn)：樣品少、代表性差、儀器價(jià)格昂貴。

超聲波法：優(yōu)點(diǎn)：可對(duì)高濃度漿料直接測(cè)量。 缺點(diǎn)：分辨率較低。

透氣法：優(yōu)點(diǎn)：儀器價(jià)格低，不用對(duì)樣品進(jìn)行分散，可測(cè)磁性材料粉體。 缺點(diǎn)：只能得到平均粒度值，不能測(cè)粒度分布。

激光法：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，測(cè)試速度快，測(cè)試范圍大，重復(fù)性和準(zhǔn)確性好，可進(jìn)行在線測(cè)量和干法測(cè)量。 缺點(diǎn)：結(jié)果受分布模型影響較大

6.粒徑分析儀

激光粒度分析儀原理和特點(diǎn) 2004年12月29日16時(shí)15分 慧聰網(wǎng)激光光電子行業(yè) 激光粒度分析儀原理 光在傳播中，波前受到與波長(zhǎng)尺度相當(dāng)?shù)南犊谆蝾w粒的限制，以受限波前處各元波為源的發(fā)射在空間干涉而產(chǎn)生衍射和散射，衍射和散射的光能的空間（角度）分布與光波波長(zhǎng)和隙孔或顆粒的尺度有關(guān)。

用激光做光源，光為波長(zhǎng)一定的單色光后，衍射和散射的光能的空間（角度）分布就只與粒徑有關(guān)。對(duì)顆粒群的衍射，各顆粒級(jí)的多少?zèng)Q定著對(duì)應(yīng)各特定角處獲得的光能量的大小，各特定角光能量在總光能量中的比例，應(yīng)反映著各顆粒級(jí)的分布豐度。

按照這一思路可建立表征粒度級(jí)豐度與各特定角處獲取的光能量的數(shù)學(xué)物理模型，進(jìn)而研制儀器，測(cè)量光能，由特定角度測(cè)得的光能與總光能的比較推出顆粒群相應(yīng)粒徑級(jí)的豐度比例量。 激光粒度分析儀 采用濕法分散技術(shù)，機(jī)械攪拌使樣品均勻散開(kāi)，超聲高頻震蕩使團(tuán)聚的顆粒充分分散，電磁循環(huán)泵使大小顆粒在整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中均勻分布，從而在根本上保證了寬分布樣品測(cè)試的準(zhǔn)確重復(fù)。

測(cè)試操作簡(jiǎn)便快捷：放入分散介質(zhì)和被測(cè)樣品，啟動(dòng)超生發(fā)生器使樣品充分分散，然后啟動(dòng)循環(huán)泵，實(shí)際的測(cè)試過(guò)程只有幾秒鐘。測(cè)試結(jié)果以粒度分布數(shù)據(jù)表、分布曲線、比表面積、D10、D50、D90等方式顯示、打印和記錄. 輸出數(shù)據(jù)豐富直觀：本儀器的軟件可以在各種計(jì)算機(jī)視窗平臺(tái)上運(yùn)行，具有操作簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)，不僅對(duì)樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，而且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與輸出功能，用戶可以選擇和設(shè)計(jì)最理想的表格和圖形輸出。

7.粒度分布特征及其環(huán)境意義

沉積物的顆粒大小稱為粒度。

研究碎屑沉積物和碎屑巖的粒度大小和各種粒級(jí)的分布特征的方法稱為粒度分析。粒度分布特征可反映沉積介質(zhì)的流體力學(xué)性質(zhì)和能量，故是判別沉積環(huán)境及水動(dòng)力條件的一個(gè)重要物理標(biāo)志，而且對(duì)于油氣沉積儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)也有重要意義。

碎屑物質(zhì)以機(jī)械搬運(yùn)為主，其搬運(yùn)和沉積作用是受水動(dòng)力條件（如介質(zhì)、流量、流速）控制的，碎屑物質(zhì)埋藏后除部分石英有次生加大或溶解外，一般顆粒變化不大。因此，粒度大小及分布特征，可用來(lái)直接反映沉積時(shí)的水動(dòng)力條件。

研究粒度分布，可提供如下資料：①明確搬運(yùn)介質(zhì)性質(zhì)，如風(fēng)、水、冰川、泥石流、濁流等；②判斷搬運(yùn)介質(zhì)的能量條件，如流速、強(qiáng)度、啟動(dòng)能力等；③明確搬運(yùn)方式，如滾動(dòng)、跳躍、懸??；④明確沉積作用的形式，如牽引流、濁流等。（一）粒度分析的主要方法根據(jù)顆粒大小及巖石致密程度不同，分別采用如下三種方法。

1.直接測(cè)量法一般用于礫巖或礫石，其方法是用度量工具直接測(cè)量礫石的直徑或視直徑大小，一般測(cè)量一定面積內(nèi)的全部礫石（粒徑大于2 mm的顆粒）不少于100個(gè)，用于河流、濱海、冰川、洪積等礫巖的分析。2.篩析法用于未固結(jié)或膠結(jié)較差的含礫砂巖到粉砂巖，它是用一套篩孔直徑不同的篩子將砂樣過(guò)篩，以分成不同的粒級(jí)組分，一般篩孔直徑按1/4Φ間隔選擇較好，稱出每層篩內(nèi)砂的質(zhì)量，并求出其百分含量。

篩析法比較簡(jiǎn)便，也較精確，注意取樣應(yīng)在一個(gè)完整層序內(nèi)，粗、中、細(xì)砂均應(yīng)取樣。3.薄片粒度法一般用于較致密的巖石，其方法是在顯微鏡下，用測(cè)微尺直接測(cè)量巖石薄片中顆粒的最大視直徑，并將測(cè)量值換算成Φ值，按1/4間隔分組，計(jì)算各組內(nèi)顆粒百分?jǐn)?shù)，每片要求統(tǒng)計(jì)300~500顆粒。

運(yùn)用上述不同的方法所得到的分析結(jié)果可能有偏差，如薄片粒度與篩析粒徑之間的偏差可達(dá)0.25Φ或更大，這是切片效應(yīng)造成的結(jié)果（切片效應(yīng)是指在顆粒集合體的切片中，顆粒的視直徑均小于其真直徑），必須進(jìn)行校正，弗里德曼（1962）提出的粒度回歸校正方程是：D=0.3815+0.9027d(D為校正后篩析直徑Φ值；d為薄片中視直徑Φ值)。在運(yùn)用薄片粒度法進(jìn)行粒度分析時(shí)還必須考慮砂巖中基質(zhì)的影響，即進(jìn)行雜基校正，方法是用顯微鏡測(cè)定或估出雜基含量，由于切片效應(yīng)和成巖后生作用，其值一般較高，取其2/3或1/2為校正值，假定為X，將各累計(jì)頻率乘以（100-X）作為該粒級(jí)的真正百分含量。

（二）顆粒粒級(jí)的劃分一般采用伍登 溫特沃思標(biāo)準(zhǔn)，它是以毫米（mm）為單位的一個(gè)分類方案，后來(lái)克魯賓（1934）提出了一種對(duì)數(shù)換算，稱其為Φ值（Φ=-log2D，其中D為顆粒直徑）。粒徑（mm）和Φ值的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表5-4。

（三）粒度曲線和粒度參數(shù)根據(jù)粒度分析的結(jié)果，可編制各種直方圖、粒度曲線及計(jì)算各種粒度參數(shù)。1.直方圖和粒度曲線直方圖和粒度曲線都是沉積環(huán)境分析的參考標(biāo)志。

常用的粒度曲線包括直方圖、頻率曲線、累積曲線、概率累積曲線。直方圖 是最常用的粒度分析圖件，其橫坐標(biāo)為顆粒粒徑區(qū)間，縱坐標(biāo)表示粒級(jí)的百分含量，作出一系列相互連接、高低不平的矩形圖（圖5-30左），直方圖優(yōu)點(diǎn)是能直觀、簡(jiǎn)明地反映出粒度分布特征。

表5-4 粒級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)比較表頻率曲線 是將直方圖每個(gè)柱子的縱、橫邊的中點(diǎn)依次連成多邊形頻率曲線（圖5-30右），其圍限的多邊形的面積仍基本等于直方圖的面積和。頻率曲線可清楚地表明粒度分布特點(diǎn)、分選好壞、粒度分布的對(duì)稱度（偏度）及尖度（峰度）等。

圖5-30 由直方圖所作頻率曲線（據(jù)克魯莫艾尼塔爾，1938）累積曲線 是一種常用的簡(jiǎn)單的圖形，它是以累積百分含量為縱坐標(biāo)，以粒徑為橫坐標(biāo)，從粗粒一端開(kāi)始，在圖上標(biāo)出每一粒級(jí)的累計(jì)百分含量。將各點(diǎn)以圓滑的曲線連接起來(lái)，即成累積曲線（圖5-31）。

累積曲線一般呈S型，從圖上可看出其粒級(jí)分選的好壞，在計(jì)算粒度參數(shù)時(shí)也可由圖上讀出某些累計(jì)百分比對(duì)應(yīng)的粒徑值。累積曲線的形態(tài)，可用來(lái)區(qū)分不同的沉積環(huán)境。

概率累積曲線 也是一種粒度累積曲線，它是在正態(tài)概率紙上繪制的，橫坐標(biāo)代表粒徑；縱坐標(biāo)為累積百分?jǐn)?shù)，并以概率標(biāo)度，概率坐標(biāo)不是等間距的，而是以50%處為對(duì)稱中心，上下兩端相應(yīng)地逐漸加大，這樣可以將粗、細(xì)尾部放大，并清楚地表現(xiàn)出來(lái)。概率曲線中碎屑沉積物的粒度不是一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)正態(tài)分布，而是由幾個(gè)呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布的次總體組成，一般包含有三個(gè)次總體，在概率圖上表現(xiàn)為三個(gè)直線段，代表了三種不同的基本搬運(yùn)方式，即懸浮搬運(yùn)、跳躍搬運(yùn)和滾動(dòng)搬運(yùn)（圖5-32）。

三個(gè)次總體在累積概率曲線上分別稱為懸浮總體、跳躍總體和滾動(dòng)總體（牽引總體），概率圖上除三個(gè)次總體之外的其他參數(shù)有：截點(diǎn)、混合度、次總體百分含量、分選性。圖5-31 三種常見(jiàn)的粒度曲線（據(jù)賴內(nèi)克等，1973）1—頻率曲線；2—累積曲線；3—概率累積曲線圖5-32 概率累積曲線及粒度分布中的總體（據(jù)維謝爾，1969）截點(diǎn)，指兩個(gè)次總體直線的交點(diǎn)，以橫坐標(biāo)表示，細(xì)截點(diǎn)（S截點(diǎn)）是懸浮總體和跳躍總體的交點(diǎn)，表示能懸浮的最粗顆粒；粗截點(diǎn)（T截點(diǎn)）是跳動(dòng)總體和滾動(dòng)總體的交點(diǎn)，表示能跳躍的最粗顆粒。

混。

8.粒度的檢測(cè)方法

淺談粒度計(jì)算張 鈴安徽大學(xué)人工智能研究所230039摘要：粒度計(jì)算是新近興起的人工智能研究領(lǐng)域的一個(gè)方向，本文簡(jiǎn)單介紹粒度計(jì)算的主要三個(gè)方法，以及之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：粒度計(jì)算、模糊邏輯、商空間理論、粗糙集理論。一. 引言人們?cè)谒伎紗?wèn)題時(shí)，或者是先從總體進(jìn)行觀察，然后再逐步深入地研究各個(gè)部分的情況；或先從各個(gè)方面對(duì)同一問(wèn)題進(jìn)行不同側(cè)面的了解，然后對(duì)它們進(jìn)行綜合；或是上面兩種方法的組合，即時(shí)而從各側(cè)面對(duì)事物進(jìn)行了解，然后進(jìn)行綜合觀察，時(shí)而綜合觀察后，對(duì)不甚了解的部分再進(jìn)行觀察……總之，根據(jù)需要從不同側(cè)面、不同角度反復(fù)對(duì)事物進(jìn)行了解、分析、綜合、推理.最后得出事物本質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)論.人工智能研究者對(duì)人類這種能力進(jìn)行了深入地研究，并建立了各種形式化的模型.本文要介紹的粒度計(jì)算，就是對(duì)上述問(wèn)題的研究的一個(gè)方面.人工智能最主要的目的是，為人類的某些智能行為建立適當(dāng)?shù)男问交Ｐ?，以便利用?jì)算機(jī)能再顯人的智能的部分功能。

什么是人類的最主要的智能，或者說(shuō)智能的最重要表現(xiàn)形式是什么。各家有不同的看法，如Simon等認(rèn)為人的智能表現(xiàn)為，對(duì)問(wèn)題求解目標(biāo)的搜索（Search）能力。

比如學(xué)生在證明一道平面幾何題目時(shí)，進(jìn)行思考，“聰明的小孩”能很快地找到證明該結(jié)論的有關(guān)的定理性質(zhì)，并很快地應(yīng)用上去，從而就得到證明。“數(shù)學(xué)能力差的學(xué)生”可能東找西尋，找不到合適的定理和性質(zhì)，繞來(lái)繞去，總得不到證明的要領(lǐng)；Pawlak[P1]則認(rèn)為人的智能表現(xiàn)為對(duì)事物（事件、行為、感知等）的分類（Classification）能力。

如平時(shí)我們說(shuō)某醫(yī)生本事大，就是這位醫(yī)生能從病人的癥狀中，正確地診斷出病人是患什么病（分類能力！分出患什么病來(lái)）等等。我們認(rèn)為“人類智能的公認(rèn)特點(diǎn)，就是人們能從極不相同的粒度（Granularity）上觀察和分析同一問(wèn)題。

人們不僅能在不同粒度的世界上進(jìn)行問(wèn)題求解，而且能夠很快地從一個(gè)粒度世界跳到另一個(gè)粒度的世界，往返自如，毫無(wú)困難。這種處理不同世界的能力，正是人類問(wèn)題求解的強(qiáng)有力的表現(xiàn)”[ZH1]。

還有很多不同的理解，人們正是從這些不同的理解分別建立各自的模型和相關(guān)的理論和方法。粒度計(jì)算目前國(guó)際上有三個(gè)主要的模型和方法，下面簡(jiǎn)單進(jìn)行介紹。

二. 三種不同的模型下面簡(jiǎn)單介紹有關(guān)“粒度計(jì)算”的三個(gè)不同的模型和方法。什么是粒度，顧名思義，就是取不同大小的對(duì)象。

也就是說(shuō)，將原來(lái)“粗粒度”的大對(duì)象分割為若干“細(xì)粒度”的小對(duì)象，或者把若干小對(duì)象合并成一個(gè)大的粗粒度對(duì)象，進(jìn)行研究。最近Zadeh在[ZA1]-[ZA3]中，討論模糊信息粒度理論時(shí)，提出人類認(rèn)知的三個(gè)主要概念，即粒度（granulation）、組織（organization）、因果（causation）（粒度包括將全體分解為部分，組織包括從部分集成為全體，因果包括因果的關(guān)聯(lián)）。

并進(jìn)一步提出粒度計(jì)算。他認(rèn)為，粒度計(jì)算是一把大傘它覆蓋了所有有關(guān)粒度的理論、方法論、技術(shù)和工具的研究。

指出：“粗略地說(shuō)，粒度計(jì)算是模糊信息粒度理論的超集，而粗糙集理論和區(qū)間計(jì)算是粒度數(shù)學(xué)的子集”。Zadeh 的工作激起了學(xué)術(shù)界對(duì)粒度計(jì)算研究的興趣，Y.Y.Yao和他的合作者對(duì)粒度計(jì)算進(jìn)行了一系列的研究[Y1]-[Y3]并將它應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域，其工作的要點(diǎn)是用決策邏輯語(yǔ)言（DL-語(yǔ)言）來(lái)描述集合的粒度（用滿足公式?元素的集合，來(lái)定義等價(jià)類m（?）），建立概念之間的IF-THEN關(guān)系與粒度集合之間的包含關(guān)系的聯(lián)系，并提出利用由所有劃分構(gòu)成的格，來(lái)求解一致分類問(wèn)題。

這些研究為知識(shí)挖掘提供了一些新的方法和角度。按Zadeh粒度計(jì)算的定義，我們提出的商空間理論和Pawlak的粗糙集理論都屬于“粒度計(jì)算”范疇。

目前有關(guān)粒度計(jì)算的理論與方法，主要有三個(gè)。一是Zadeh的“詞計(jì)算理論”（Theory of Works Computing），一是Pawlak的“粗糙集理論”（Theory of Rough Set），另一個(gè)是我們提出的“商空間理論”（Theory of Quotient Space）。

下面簡(jiǎn)單介紹三者的內(nèi)容：1. 詞計(jì)算理論：Zadeh認(rèn)為人類在進(jìn)行思考、判斷、推理時(shí)主要是用語(yǔ)言進(jìn)行的，而語(yǔ)言是一個(gè)很粗的“粒度”，如我們說(shuō)“九寨溝的風(fēng)景很美”，其中“很美”這個(gè)詞就比較“龐統(tǒng)”，也就是說(shuō)其粒度很粗，如何利用語(yǔ)言進(jìn)行推理判斷，這就是要進(jìn)行“詞計(jì)算”，早在二十世紀(jì)六十年代Zadeh提出模糊集理論，就是“詞計(jì)算”的雛型。沿Zadeh的模糊集論的方向，用模糊數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行有關(guān)粒度計(jì)算的方法和理論的研究，就構(gòu)成“粒度計(jì)算”的一個(gè)非常重要的方法和方向。

這也是人們比較熟悉的一個(gè)方法。2. 粗糙集理論：波蘭學(xué)者Pawlak[P1]在二十世紀(jì)八十年代，提出的粗糙集理論，他提出一個(gè)假設(shè)：人的智能（知識(shí)）就是一種分類的能力，這個(gè)假設(shè)可能不是很完備，但卻非常精練。

在此基礎(chǔ)上提出，概念可以用論域中的子集來(lái)表示，于是在論域中給定一組子集族，或說(shuō)給定一個(gè)劃分（所謂劃分，是指將X分成兩兩不相交的子集之并）。從數(shù)學(xué)上知道，給定X上的一個(gè)劃分，等價(jià)于在X上給定一個(gè)等價(jià)關(guān)系R。

Pawlak稱之為在論域上給定了一個(gè)知識(shí)基（X,R）。然后討論一個(gè)一般的概念x(X中的一個(gè)子。