激光粒度仪测量二次分散剂入口液滴尺寸分布

液滴大小的测定是微分散体研究的一个重要步骤。然而，在所有实际情况下，分散是多分散的，必须根据液滴大小分布来表征。Austin、Rowe、Allen、Irani和Callis、Matthews和Thompson采用了多种方法来测量液滴大小分布。Sabah Yassin Ibrahim^[1]等人采用激光粒度分析仪对油水二次分散体的入口液滴粒径分布进行测量。

激光分析仪的基本原理是全息成像。全息摄影是一种利用物体反射或透射的全部光来记录物体图像的方法。所使用的光源必须是相干的，因此使用激光来提供单色的相干光源，以满足这一要求。

图1. 基本的光电系统，可获得颗粒大小和分布。^[1]

激光尺寸分析仪由He/Ne激光发射器、激光接收器和透镜组成。当一束激光落入球形或非圆形液滴时，形成衍射图案，其中一些光被偏转(或衍射)，其数量取决于油滴的大小。如果在液滴后面的光路上放置一个合适的傅立叶变换透镜，并在透镜的焦点处放置一个检测器，那么未被液滴衍射的光就会被带到轴上的一个焦点上。液滴的光衍射在离轴的一段距离上是同心的，这段距离是液滴直径的直接函数。

如果在光束中采样不同直径的液滴，则在不同半径处产生一系列同心光圈，每个光圈都是特定液滴大小的函数。由于同心圆是由平行光线获得的，因此产生远场图案，这种技术被称为光衍射。对于任何一组油滴，它们的组合衍射模式都与它们的液滴大小有关，与液滴的运动或位置无关。

在激光粒度分析仪中，通过专门开发的大型固体探测器从液滴衍射图案中提取高能量，该探测器是围绕中心象限的同心半导体光敏环，每个环对一个特定的液滴直径最敏感。从环的电输出被扫描和放大，并分析光能分布成滴大小在计算机中进行。在仪器总尺寸范围为1 ~ 1800微米的范围内，通过简单的透镜更换，可以实现液滴尺寸范围的最佳分辨率。在这项工作中，激光粒度分析仪通过“循环”单元直接固定在实验设备上。它由图1所示的组件子系统组成。

图2. 平均进口液滴尺寸与乳化泵转速的关系。^[1]

采用激光粒度分析仪测定了油水二次分散体的入口液滴尺寸分布；它由He/Ne激光发射器、激光接收器和透镜组成。激光分析仪通过特殊设计的“循环”单元直接固定在实验设备上。被测量的油滴必须通过激光束；所有的测量功能都是自动的。测量速度快至每隔40微秒，多达32个连续测量结果可存储在磁带录音机中。提出了一种新的理论平均液滴直径方程。用多项式回归分析技术计算不同泵速下的平均进口滴径。这种方法的结果以线性方程表示。

[1] Ibrahim, S. Y., & Maloka, I. E. (2003). Measurement of Inlet Drop Size Distribution of Secondary Dispersions by Laser Particle Size Analyzer. Petroleum Science and Technology, 21(11–12), 1677–1684.

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