從粒度分析到粒度粒形分析

 在測定顆粒粒度分布的同時，要求能夠給出真實的顆粒圖像，這對于傳統的圖像分析方法來講，是一件困難且極耗時間的事情。

常規圖像分析儀

現有的圖像分析儀按照被測物體的運動狀態，分為靜態圖像分析儀（Static Image Analysis，SIA）與動態圖像分析儀（Dynamic Image Analysis，DIA）兩大類。

    靜態圖像分析儀，如顯微鏡，可精密對焦，對小顆粒測試可獲得很清晰的圖像。但對于極微量樣品，取樣誤差大，測試結果的代表性和統計性差；顆粒的取向受載片的限制，只能測量顆粒的一個平面投影圖像；對重疊的顆粒也只能通過數學計算的方法進行處理；同時受顯微鏡分辨距離的限制，被測試顆粒的最小粒徑是有限的。

    動態圖像分析儀和靜態圖像分析儀相比，測試樣品量增加，減少了取樣誤差，統計的代表性也相對增加；由于測試顆粒處于運動狀態，取向任意，顆粒重疊的現象減少。但也仍存在不少缺點：

（1）顆粒移動過程中對焦，顆粒的移動速度受限；

（2）由于沒有分散，顆粒重疊現象仍然存在；

（3）濕法測量：循環速率低，大顆粒易沉降，且樣品量少；

（4）干法測量：盡適用于流動性非常好的顆粒的自由落體，無分散；

（5）照相頻率低（25幅/秒），測試數據少，結果的統計性仍然不好；

（6）沒有采用特殊的曝光設計，圖像的清晰度無保證；

（7）顆粒的圖像邊界模糊，結果可靠性太差。

 樣品代表性的局限

在粒度和粒形檢測中，被檢測和分析的樣品是否具有代表性是非常關鍵的，每次被檢測的樣品量的多少和檢測結果之間有什么樣的關系呢？理論上來說，是每次檢測樣品越多越好，但實際操作總是需要有一個量度來決定到底每次要檢測多少才具有代表性，以下是專門就取樣量和取樣誤差所做的試驗和結果（每個樣品作10次平行結果，計算被檢測的樣品中顆粒的數量和最大取樣誤差）：

第一組：每次被檢測的顆粒個數大約為7,000 個，最大取樣誤差為17.6%

第二組：每次被檢測的顆粒個數大約為30,000 個，最大取樣誤差為8.0%

第三組：每次被檢測的顆粒個數大約為300,000 個，最大取樣誤差為2.5%

第四組：每次被檢測的顆粒個數大約為2,500,000 個，最大取樣誤差為0.8%

第五組：每次被檢測的顆粒個數大約為10,000,000 個，最大取樣誤差為0.3%.

    從上述的試驗結果我們就可以發現，要保證取樣誤差小于 1%，則每次被檢測樣品的顆粒的數目至少要達到 1,000,000（一百萬）個以上！

    而要對如此大量的顆粒進行粒度和粒形分析，如果采用常規的圖像分析儀，將會有什么樣的結果呢？

    如：現在要保證取樣誤差小于 1%，則每次檢測分析量至少為 1,000,000 個顆粒，此時顯微鏡等靜態的圖像分析儀可能需要幾天甚至更長的時間才可以實現，如果是準動態的圖像分析儀，假設每幅圖像上能夠有 10個清晰的顆粒圖像（由于準動態圖像分析儀沒有良好的分散系統，在分散不好的情況下，顆粒之間間距足夠大的才能夠分辨清楚），則完成1,000,000 個顆粒的檢測至少需要拍攝 100,000（十萬）幅圖像，采用每秒鐘能夠拍攝 25幅圖像的常規照相機，至少需要 4000 秒（67 分鐘），然后還需要將這些拍攝好的圖像完整無缺的傳輸給電腦，由電腦來完成對拍攝到的圖像進行顆粒的粒度和粒形分析，常規數據線的理論傳輸速率為 128MByte/s，而實際傳輸速率僅為 60MByte/s，如果再考慮分析中的要求，對每一個樣品至少平行檢測3次來減小分析結果的偶然誤差，那么對一個樣品的檢測時間至少需要4個小時（半天）！— 實際應用可能性非常小。