粒度检测是粉体生产和应用中最重要的检测项目，常见的主要有筛分、激光衍射（静态光散射）、动态光散射（DLS）、直接成像几种。现阶段，激光衍射法以普适、快速、自动化、高分辨率和宽量程等优点得以最受欢迎和普及，但基于激光衍射理论的激光粒度仪仍有局限和不足，比如对样品分散要求较高，对较宽分布样品的边界粒径（最大或最小）颗粒捕捉能力较弱等，这些是可以从技术角度进行提升改善的，但对不规则形貌颗粒的分析，受等效球原理（假定颗粒为球形）影响而产生的偏差，却不能通过一般的技术进步来解决。

显微镜下的样品与等效球体积存在差异

也正因此，激光衍射法也被业内专家称为“分析方法”而非“测量方法”，激光粒度仪被视为“分析仪器”而非“测量仪器”。长期以来，对这种因基础理论和算法固有缺陷所导致的问题，通常需要通过直接成像技术和装备加以解决。而业内专家学者，时任中国颗粒学会副理事长兼颗粒测试专业委员会副主任的蔡小舒教授，在2016年也公开表达了粉体检测仪器未来是朝着图像处理分析的趋势发展的观点。

蔡小舒教授在全国粉体检测与评价技术应用交流会上作报告

但2D图像又无法完全表示和描述3D对象——二维图像的长度和宽度只有长宽却没有高，并且二维的长宽也取决于拍摄方向和角度，比如地球的完整建模就是由卫星从多个角度拍摄并组合模拟而成的。近期，粒度表征领域知名厂商弗尔德集团（Verder Scientific）旗下的Microtrac MRB的科学家们表达了3D分析有助于深入了解真实颗粒信息（长、宽以及厚度）的观点，并依靠“颗粒跟踪”和双摄像机技术开发的一种新的解决方案。

典型颗粒的长宽厚三大参数

所谓“颗粒跟踪”是为了避免传统动态图像分析技术的缺陷——为提高抓帧率和多次捕捉颗粒，往往会把同一个颗粒的不同图像视为一个新的、独立的测量事件，同一个颗粒因其长度、宽度、厚度不同，而被分别认定为不同颗粒，这样就掩盖了样品的真实数据。而利用“颗粒跟踪”技术，则是跟踪光源与摄像机之间的每个颗粒，并在跟踪期间拍摄大量图像，利用颗粒在自由落体的翻滚运动来捕捉所有可能方向上的长度、宽度、厚度、周长、面积以及各种形状值，通过软线分析同一颗粒在不同视图中的图像序列得出相应参数——比如，轨迹中所有长度测量的最大值就是颗粒的“3D 长度”，以此类推……

双摄像机技术通过同时使用两个具备不同成像比例的摄像机实现了非常大的动态测量范围，其好处在于不需要进行硬件调整和参数优化，实现准确测量。具体采用一台900万像素相机以高分辨率分析细微颗粒，一台500万像素相机以优异的数据统计功能检测较大颗粒，进而结合算法以满足跨越三个数量级粒度范围样品的分析。说句题外话，双摄像机并非唯一解决方案，国内企业采用远心镜头实现了一台摄像机同时高清拍摄大小迥异的颗粒。

小结

随着近年来理论、技术和装备水平的改进和提升，粒度检测技术从筛分、显微镜逐步升级为激光衍射、动态图像，如今又提出从2D走向3D的理念甚至于推出新装备，可以预见到粉体工业的发展水平也必然会继续攀上新台阶。学习和掌握新知识，体验新技术和新装备给产业带来的进步，片刻都不能停歇！

粉体圈 启东

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