隨著科技和現(xiàn)代工業(yè)的進步與發(fā)展，許多行業(yè)對工作介質(氣體和液體)以及生產環(huán)境的潔凈度(污染度)檢測提出了越來越高的要求。為了定量描述介質的清潔程度，世界上很多國家都制定了潔凈度檢測和控制標準，將介質中微小顆粒污染物的數(shù)量和粒徑大小作為衡量其潔凈度的重要指標。

檢測液體介質中顆粒的方法有很多，有間接通過顆粒物質的特征來反映液體中顆粒物的方法，也有能夠直接測定顆粒物大小的方法。液體顆粒計數(shù)器就是直接測定顆粒物大小的儀器，由于其具有自動化程度高、計數(shù)準確、測量速度快、適用范圍廣、產品多樣化等優(yōu)點，得到市場的認可。本文以液體顆粒計數(shù)器為研究ZD，并對該類計數(shù)器的原理、應用領域和發(fā)展進行探討。

1、液體顆粒計數(shù)器的計數(shù)原理

光與顆粒發(fā)生作用主要分為三類，幾何光學、米氏散射和瑞利散射。當顆粒粒徑遠大于光波長時，以幾何光學為主；當粒徑與波長相近時，以米氏散射為主；當粒徑遠小于波長時，發(fā)生的是瑞利散射。液體顆粒計數(shù)器根據(jù)光與顆粒作用的原理設計傳感器結構，將計數(shù)器分為光阻法和光散射法兩類，這兩種方法各有其特點和檢測范圍，目前也有將這兩種方法相結合的產品，來擴展顆粒計數(shù)器的檢測范圍。

1.1光阻法原理

光阻法液體顆粒計數(shù)器的檢測范圍從幾微米到數(shù)百微米，主要用于制藥、YL、電廠、船舶、汽車、航空等領域。

待測液體流過橫截面很小的流通池，流通池兩側裝有光學玻璃，激光器的光束通過透鏡組準直，穿過流通池并被光電探測器所接收。若待測液體中沒有顆粒，則光電探測器接收到的光信號穩(wěn)定不變，輸出的電壓信號也恒定，將此恒定信號作為基準電壓;若液體中有顆粒物質，顆粒通過流通池傳感區(qū)域，將會遮擋激光，光電探測器接收到的光信號減小，產生一個負的脈沖電信號，脈沖信號幅度對應顆粒的大小，脈沖信號個數(shù)對應顆粒的數(shù)量。

1.2光散射法原理

光散射法液體顆粒計數(shù)器的檢測范圍從數(shù)十納米到十幾微米，主要用于半導體、電子、化學試劑等領域。待測液體流過流通池，流通池兩側裝有光學玻璃，激光器的光束通過透鏡組準直，光束穿過流通池，照射在光陷阱上。若待測液體中沒有顆粒，則光電探測器接收不到光信號，若液體中有顆粒，顆粒通過流通池，與激光光束發(fā)生散射現(xiàn)象。某一個(或幾個)角度下的散射光通過透鏡收集匯聚到光電探測器上，產生正的電信號脈沖，脈沖信號的幅度和散射光強成正比。根據(jù)信號的幅度和個數(shù)可以對液體中的微小顆粒進行計數(shù)檢測。

2、顆粒計數(shù)器的典型應用

2.1油液污染度檢測

液壓油和潤滑油在使用過程中，由于設備的機械摩擦產生固體顆粒，造成油液品質下降及設備元件磨損加劇，堵塞元件的間隙和孔口，導致設備性能及可靠性下降。據(jù)資料顯示，60%～70%的液壓故障是由污染引起的，因此，油液的清潔度關乎設備的工作狀態(tài)及使用壽命，對于船舶、航空、電廠等行業(yè)來說，油液的污染度監(jiān)測是非常必要的。

ISO4406和NAS1638對液壓油的顆粒污染進行了等級劃分，可以更直觀地判斷油液的顆粒污染度。根據(jù)這些油液標準，檢測的顆粒粒徑范圍大都在1～100μm，因此，大多數(shù)使用光阻法的液體顆粒計數(shù)器。

2.2水質檢測

在水廠中，顆粒計數(shù)器用于監(jiān)測水質以及改善處理工藝，通過監(jiān)測水中顆粒，改變混凝劑與絮凝劑的投放量，優(yōu)化過濾工藝，并提高處理后的水質。在制藥行業(yè)中，通過顆粒計數(shù)器檢測，可以判斷靜脈注射藥品和注射用水的清潔度，確保品質與安全。

靜脈注射藥品中的顆粒物質可能會造成毛細血管堵塞、靜脈炎、肉芽腫、過敏反應等等，各個國家的藥典都要求測量該類藥品的顆粒數(shù)，ZG藥典要求光阻法顆粒計數(shù)器測量大于10μm和25μm的顆粒，GMP也要求注射類藥物的制藥廠必須使用液體顆粒計數(shù)器檢驗產品。

在半導體電子行業(yè)中，根據(jù)Zxin電子級用水國家標準的要求，EW-I電子級水中微粒粒徑檢測范圍為0.05～0.5μm，將光散射法液體顆粒計數(shù)器用于電子級水中微粒連續(xù)式或單次檢測計數(shù)。

該行業(yè)重視水中顆粒，是因為水中的顆粒與硅片接觸由于分子間作用力極易粘附在硅片表面，難以清除，極易造成半導體器件缺陷和電路板失效，而且該行業(yè)所需的電子級化學試劑，也需要檢測液體中的顆粒含量。電子級水的顆粒檢測設備，目前被國外品牌所壟斷，國外一臺光散射液體顆粒計數(shù)器的價格從三四十萬到接近百萬，這很大程度上增加了半導體企業(yè)和研究所的負擔，影響了行業(yè)的發(fā)展。

2.3零部件清潔度檢測

液體顆粒計數(shù)器應用于產品及其零部件的顆粒污染或清潔度檢測，這種應用主要是對于有特殊潔凈要求的行業(yè)，如YL器械、半導體電子、汽車制造等等。

在YL器械行業(yè)中，輸液器具、植入性外科YL器械由于與人體血液接觸，因此，必須要檢測其清潔度。根據(jù)該行業(yè)的產品標準，采用沖洗或長時間浸泡的方法來提取顆粒污染物，再通過測量洗脫液中的顆粒大小及其數(shù)量，計算產品的清潔度等級。在汽車制造行業(yè)，發(fā)動機是汽車的心臟，對于發(fā)動機內零部件的清潔度有著嚴格的要求，拆卸、清洗發(fā)動機零部件，收集清洗液，使用光阻法液體顆粒計數(shù)器來檢測清洗液中顆粒的大小及其數(shù)量，該方法要求清洗液是單相低粘度的液體。

2.4過濾性能測試

過濾性能的測試是液體顆粒計數(shù)器的又一重要的應用領域。油液系統(tǒng)中的過濾器、過濾網、水處理和純水過濾的濾膜、濾紙、濾芯，都需要標注過濾精度和過濾效率，通過檢測過濾前后液體中的顆粒數(shù)，得到過濾精度、過濾比和過濾效率。

測試液壓傳動過濾器性能過程中，在過濾器試驗系統(tǒng)中上下游都有在線液體顆粒計數(shù)器、調節(jié)計數(shù)器的取樣流量，使得兩個流量偏差小于±5%，在試驗系統(tǒng)中注入試驗粉末，使上游達到所需污染度。試驗1小時內，1分鐘記錄一次計數(shù)數(shù)值。通過試驗得到過濾器平均過濾比與顆粒尺寸的關系、過濾比與時間百分比的關系以及過濾比和濾芯壓降的關系。

3、結語

液體顆粒計數(shù)器操作方便、自動化程度高、計數(shù)準確，在很多領域已經代替了顯微鏡法。光阻法液體顆粒計數(shù)器國內已有不少廠家生產，并在制藥YL、石油化工、濾膜濾芯、電廠船舶等領域得到廣泛應用。光散射法液體顆粒計數(shù)器多用于半導體、電子相關的行業(yè)，但由于其結構復雜、加工精度高、國內生產廠家少，該類產品與國外有著不小的差距。未來仍需要該行業(yè)的科研人員和企業(yè)研究人員共同努力，克服困難，早日打破技術壟斷，為產品的質量與設備的運行提供可靠的檢測與監(jiān)測技術。