av手机看片免费在线-男人扒开腿狂躁女人免费看-成人啪啪视频免费观看-成人做爰黄片免费观看软件

什么是連續(xù)粒度分布?

2021年6月2日
應(yīng)用領(lǐng)域: 粒度測量

粒度分布數(shù)據(jù)可以通過數(shù)值(表格形式)或圖形形式呈現(xiàn)。當(dāng)以圖形方式呈現(xiàn)時,有兩種類型:微分分布和累積分布。兩者密切相關(guān)——對累積分布曲線求導(dǎo),就可以得到微分分布;對微分分布曲線進(jìn)行積分,就能得到累積分布。

微分分布

微分分布顯示了每個粒度下的相對含量。以圖示曲線為例:借助直尺繪制水平線與垂直線,可以確定在 14.5 納米處微分分布值約為 40,而在 18 納米處對應(yīng)值約為 20。由此可知,14.5 納米處的含量是 18 納米處的兩倍。

集中趨勢的度量(如眾數(shù)直徑和平均直徑)是從微分分布中確定的。眾數(shù)直徑對應(yīng)微分分布峰值處的直徑,在此示例中,眾數(shù)直徑為 8.5 納米。平均直徑是直徑的平均值,在此示例中,平均直徑為 10.7 納米。

該分布為單峰(單一峰值)分布,但并非單分散(所有顆粒粒徑相同),它具有一定的寬度。與集中趨勢的度量類似,寬度的度量也有多種。其中一種寬度的度量方式為半峰寬(FWHM),它通過在峰值的 50% 處繪制一條水平線,并取該線與分布曲線相交的兩個點之間的差值來確定。在此示例中,F(xiàn)WHM 為 8.4 納米。

HWHM(半峰半寬)是寬度的另一種度量方式,它被定義為 FWHM 的一半。在此示例中,HWHM 為 4.2 納米。

differential size distribution

FWHM 和 HWHM 是絕對寬度的度量方式,通過將 FWHM 或 HWHM 除以對應(yīng)的集中趨勢度量(眾數(shù)直徑)可以得到寬度的相對分?jǐn)?shù)度量。在此示例中,HWHM/眾數(shù)直徑為 4.2/8.5 = 0.49,因此,寬度的相對百分比度量為 49%。這兩種相對寬度度量都沒有單位。

鑒于微分粒度分布類似于對任何量進(jìn)行重復(fù)測量得到的分布,概率分布的數(shù)學(xué)概念(如平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等)貫穿于粒度分布的描述中也就不足為奇了。然而需要強(qiáng)調(diào)的是,方差和標(biāo)準(zhǔn)差在該情況下并不對應(yīng)測量誤差或不確定性——盡管粒度分布測量本身確實存在不確定性。當(dāng)用該分布的標(biāo)準(zhǔn)差表示微分粒度分布的寬度時,其本質(zhì)是對粒徑分布范圍的一種數(shù)學(xué)表征,而非對測量誤差的量化說明。事實上,若對粒度分布進(jìn)行重復(fù)測量,人們甚至可以計算出該分布標(biāo)準(zhǔn)差(表征分布寬度的參數(shù))自身的標(biāo)準(zhǔn)差(此時則反映該寬度參數(shù)的測量誤差)。

為了保持圖形的可讀性,上述微分分布中未顯示標(biāo)準(zhǔn)差。如果顯示,則可以定義絕對和相對(分?jǐn)?shù)和百分比)標(biāo)準(zhǔn)差(除以平均直徑)。

此處所示的微分分布關(guān)于眾數(shù)直徑并不對稱。若對稱且直徑軸采用線性坐標(biāo),則眾數(shù)直徑、平均直徑與中位直徑(基于累積分布定義)將全部相等。但此例并非如此,該分布向較大尺寸方向傾斜。偏斜有多種定義,均源自概率分布。無論采用何種定義,當(dāng)曲線向右拖尾多于向左拖尾時,偏斜為正;當(dāng)曲線向左拖尾多于向右拖尾時,偏斜為負(fù)。拖尾的參考點基于眾數(shù)直徑。對稱的微分分布偏斜為零。

累積分布

cumulative size differential

對應(yīng)的累積分布如上圖。累積粒度分布(undersize distribution)呈現(xiàn)了特定粒徑及以下的相對含量 * 。在此示例中,50% 的顆粒粒徑≤ 9.5 nm,90% 的顆粒粒徑≤ 16.2 nm。這只是眾多百分位直徑中的兩個示例值。

中位徑是另一種集中趨勢的度量,它對應(yīng)第 50 百分位數(shù)處的直徑,記為 d50四分位數(shù)直徑包括 d75,d50,和 d25。

通過累積分布可推導(dǎo)出多種絕對寬度的度量。它對應(yīng)第 50 百分位數(shù)處的直徑,記為 d90–d10。在此示例中跨度為 10.7 納米。一種無量綱的寬度度量是相對跨度,定義為跨度/d50。在此示例中相對跨度為 1.13。其他相對寬度的度量包括百分位數(shù)比率,如d90/d10和d75/d25。在此示例中,這些值分別為 2.95 和 1.77。

分布越窄,其絕對寬度度量(包括 FWHM、 HWHM、方差、標(biāo)準(zhǔn)差及跨度等)的數(shù)值越趨近于零;而大多數(shù)相對寬度的度量(如d90/d10和d75/d25)則接近1。

哪種分布是最佳的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式?

集中趨勢的度量由哪種分布類型確定?
眾數(shù)微分分布
平均值微分分布
中位數(shù), d50累積分布
絕對分布寬度由哪種分布類型確定?
半峰寬微分分布
半峰半寬微分分布
標(biāo)準(zhǔn)差微分分布
跨度, (d90-d10累積分布
相對分布寬度由哪種分布類型決定?
半峰寬/眾數(shù)微分分布
半峰半寬/眾數(shù)微分分布
標(biāo)準(zhǔn)差/平均值微分分布
四分位數(shù)比率d75/d25累積分布
d90/d10累積分布
(d90-d10)/d50累積分布

這取決于所在領(lǐng)域的慣例。例如,很久以前,輪胎制造商就將輪胎胎面和胎壁的相對強(qiáng)度與四分位數(shù)比率d75/d25相關(guān)聯(lián)。因此,該領(lǐng)域中使用從累積分布中得出的這種相對寬度來表示分布寬度。

若您的研究領(lǐng)域尚屬開創(chuàng)性階段且無既定標(biāo)準(zhǔn),那么您就有絕佳的機(jī)會來定義哪種統(tǒng)計方法最有效。例如,您需要將平均值控制在(5 +/-1)微米,且 95% 的顆粒粒徑 ≤ 20 微米(即d95 ≤ 20 微米),則需同時呈現(xiàn)微分分布(平均值)及累積分布(d95)。

盡管本文案例均基于連續(xù)分布體系,但我們將在下一篇文章中探討離散分布。不過,既然我們正在討論如何以最佳方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù),那么離散累積分布中有限數(shù)量粒徑級別的示例就頗具相關(guān)性。

以篩網(wǎng)為例,2 的四次方根 1.189 是相鄰篩孔尺寸的比率。在這種情況下,從累積分布中得出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可能是有用的,但嘗試進(jìn)行數(shù)值微分卻十分困難,這會導(dǎo)致從微分分布中得出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在較大誤差。在這種情況下,應(yīng)堅持使用從累積分布中得出的統(tǒng)計數(shù)據(jù):中位數(shù)、跨度和百分位數(shù)比率。

* 數(shù)據(jù)可通過數(shù)量加權(quán)、表面積加權(quán)、體積加權(quán)、重量加權(quán)和光強(qiáng)加權(quán)得到。不同“加權(quán)”方式得到的分布會相互偏移。

點擊此處下載此應(yīng)用說明的 PDF 副本

對連續(xù)顆粒粒度分布有疑問嗎?

我們隨時準(zhǔn)備幫助您!