汽泡测量：透明物质的挑战，有效的散射测量方法

一般来说，散射测量非透明物质是有效的，对于透明物质的测量，由于有折射光等许多光信号，信号的分析和拾取存在困难，如汽泡的测量。最新技术利用全反射原理，在临界角下，接收散射光可测得汽泡尺寸。测量原理是：测量临界角φ₀附近的散射强度曲线，通过计算曲线的一些特征量或将实验曲线与理论曲线相比较，可计算出汽泡尺寸r，测量可以是单个汽泡测量也可是很多汽泡一起测量（后者目前还没有人做）。测量范围：自由上升的汽泡半径为26.4～814μm。对于小汽泡仅用几何光学的反射、折射定律是不能解释的，需用散射理论。散射近似理论指出，当θ＞arcsin（m）时，也有全反射现象发生。汽泡半径与高频曲线周期Δφ有关，还与调制周期（Δφ）M有关。通过测量Δφ或Δφ_M，并与标准理论曲线比对可测得r。大汽泡的散射强度曲线的高频分辨率低，Δφ不易得到，但Δφ_M可测。对于更大的汽泡可利用实验低频曲线的最大、最小值与理论模型低频曲线的最大、最小值相比较得到；对于小粒子来说，由于观察角度范围不大，所以低频振荡信号难以利用。校定高频峰值或用实验数据相应特性对米理论的结果进行调制，可以得到高精度测量结果。当入射光照到尺寸不均匀的汽泡群时，对散射强度曲线中高频部分的估计结果不准确，低频部分对汽泡尺寸响应的灵敏度下降，尺寸分布较宽时，实验表明以上估计是正确的。对任何的散射都有临界散射现象，这种现象可用来测定气泡的尺寸，也可用来判别颗粒或汽泡。该方法已用于对海水中微型汽泡的尺寸和数量的测量；玻璃中汽泡的测量；用于流体动力学研究的跟踪氢汽泡；激光多普勒速度仪中液体所携带的汽泡测量等。另外，需指出的一点是，用上述近似散射理论计算出的大汽泡的散射强度偏小。由米理论与该理论的比较可以看出，它们所得结果一致与否取决于k、r、j及m等参数。

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