許多領(lǐng)域都要求監(jiān)測(cè)顆粒污染程度，如：電子工業(yè)、制藥業(yè)、精密儀器制造業(yè)、液冷行業(yè)以及醫(yī)療領(lǐng)域，液體顆粒計(jì)數(shù)器是監(jiān)測(cè)液體中顆粒污染物的有效設(shè)備。

根據(jù)光與顆粒作用，液體顆粒計(jì)數(shù)器原理分為光阻法和光散射法兩類(lèi)，這兩種方法各有其特點(diǎn)和檢測(cè)范圍，目前也有將這兩種方法相結(jié)合的產(chǎn)品，來(lái)擴(kuò)展顆粒計(jì)數(shù)器的檢測(cè)范圍。

液體顆粒計(jì)數(shù)器原理之光阻法

1.核心原理

光阻法液體顆粒計(jì)數(shù)器的檢測(cè)范圍從幾微米到數(shù)百微米，它的測(cè)試過(guò)程是：待測(cè)液體流過(guò)橫截面很小的流通池，流通池兩側(cè)裝有光學(xué)玻璃，激光器的光束通過(guò)透鏡組準(zhǔn)直，穿過(guò)流通池并被光電探測(cè)器所接收。若待測(cè)液體中沒(méi)有顆粒，則光電探測(cè)器接收到的光信號(hào)穩(wěn)定不變，輸出的電壓信號(hào)也恒定，將此恒定信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓；若液體中有顆粒物質(zhì)，顆粒通過(guò)流通池傳感區(qū)域，將會(huì)遮擋激光，光電探測(cè)器接收到的光信號(hào)減小，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的脈沖電信號(hào)。

脈沖信號(hào)幅度與基準(zhǔn)電壓信號(hào)有如下關(guān)系：

其中，E為顆粒遮擋引起的脈沖幅度；a為顆粒的有效遮擋面積（等效為球形πd2/4）；A為光電探測(cè)器的有效面積；E0是沒(méi)有顆粒時(shí)的光電探測(cè)器所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓。因此，脈沖信號(hào)幅度對(duì)應(yīng)顆粒的大小，脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)顆粒的數(shù)量。

2.關(guān)鍵特點(diǎn)

直接測(cè)量：測(cè)量的是顆粒的“幾何尺寸”（投影面積）。

對(duì)折射率不敏感：尤其適用于不透明、高吸光度或顏色深的顆粒（如金屬磨損顆粒、碳粉、墨水顆粒等）。顆粒的光學(xué)性質(zhì)（折射率）影響較小，主要取決于其物理遮擋面積。

粒徑下限受限：受限于光源波長(zhǎng)、光路準(zhǔn)直性和信噪比。通常可測(cè)下限在1μm左右。

3.優(yōu)點(diǎn)

原理直觀，結(jié)果穩(wěn)定：測(cè)量與顆粒的物理尺寸直接相關(guān)，受光學(xué)屬性變化影響小。

適合高濃度、不透明顆粒：是油液污染度分析（如液壓油、航空燃油）、磨損監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的絕對(duì)主流和標(biāo)準(zhǔn)方法。

校準(zhǔn)相對(duì)簡(jiǎn)單：可使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的乳膠球或經(jīng)認(rèn)證的粉塵進(jìn)行校準(zhǔn)。

對(duì)液體本身的潔凈度要求相對(duì)較低（與光散射法相比）。

4.缺點(diǎn)

小尺寸檢測(cè)限較高：難以檢測(cè)亞微米級(jí)的微小顆粒（如<1μm）。

重合誤差：當(dāng)顆粒濃度過(guò)高，兩個(gè)或多個(gè)顆粒同時(shí)通過(guò)檢測(cè)區(qū)時(shí)，會(huì)被誤判為一個(gè)大的顆粒，導(dǎo)致計(jì)數(shù)和尺寸失真。因此需要對(duì)高濃度樣品進(jìn)行稀釋。

對(duì)氣泡敏感：氣泡與固體顆粒一樣會(huì)產(chǎn)生遮擋信號(hào)，需要有效的脫氣處理或信號(hào)識(shí)別技術(shù)來(lái)區(qū)分。

液體顆粒計(jì)數(shù)器原理之光散射法

1.核心原理

光散射法液體顆粒計(jì)數(shù)器一般用于檢測(cè)納米級(jí)及亞微米級(jí)顆粒，它的測(cè)試過(guò)程是：待測(cè)液體流過(guò)流通池，流通池兩側(cè)裝有光學(xué)玻璃，激光器的光束通過(guò)透鏡組準(zhǔn)直，光束穿過(guò)流通池，照射在光陷阱上。若待測(cè)液體中沒(méi)有顆粒，則光電探測(cè)器接收不到光信號(hào)，若液體中有顆粒，顆粒通過(guò)流通池，與激光光束發(fā)生散射現(xiàn)象。某一個(gè)（或幾個(gè)）角度下的散射光通過(guò)透鏡收集匯聚到光電探測(cè)器上，產(chǎn)生正的電信號(hào)脈沖，脈沖信號(hào)的幅度和散射光強(qiáng)成正比。根據(jù)信號(hào)的幅度和個(gè)數(shù)可以對(duì)液體中的微小顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)檢測(cè)。

2.關(guān)鍵特點(diǎn)

間接測(cè)量：測(cè)量的是顆粒的“光學(xué)等效尺寸”，強(qiáng)烈依賴(lài)于顆粒和液體的折射率匹配關(guān)系。

超高靈敏度：能夠檢測(cè)到非常微弱的散射光信號(hào)，因此粒徑下限極低，可達(dá)納米級(jí)。

對(duì)透明/半透明顆粒敏感：非常適合檢測(cè)液體中微小的膠體、蛋白質(zhì)聚集體、細(xì)菌、硅溶膠等。

3.優(yōu)點(diǎn)

超高分辨率，可測(cè)粒徑小：是檢測(cè)亞微米和納米顆粒的首選技術(shù)。

適合低濃度、透明樣品：在電子級(jí)水、光刻膠、半導(dǎo)體、高端化學(xué)品、生物制劑等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

4.缺點(diǎn)

受折射率影響極大：如果顆粒和液體的折射率非常接近（如某些聚合物微球在水中），散射光信號(hào)會(huì)變得極弱，導(dǎo)致顆粒“隱身”無(wú)法被檢測(cè)或尺寸測(cè)量嚴(yán)重失真。

對(duì)液體本底潔凈度要求極高：任何微小的本底顆粒都會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，因此需要超凈的試劑和環(huán)境。

校準(zhǔn)和解釋更復(fù)雜：需要準(zhǔn)確知道顆粒和介質(zhì)的折射率，對(duì)于非球形、混合成分的顆粒，尺寸解釋存在不確定性。

不適用于不透明、深色液體：深色液體本身會(huì)吸收和散射大量入射光，導(dǎo)致信噪比急劇下降。

綜上，根據(jù)液體顆粒計(jì)數(shù)器原理可知，以油液、磨損金屬顆粒、不透明工業(yè)懸浮液為主，且主要關(guān)注>1μm顆粒首選光阻法。以電子級(jí)水、化學(xué)品中的微小顆粒、膠體、蛋白質(zhì)聚集體為主，需檢測(cè)亞微米甚至納米顆粒 首選光散射法。