在2014年3月10–14日于日本东京举行的OPC 2014 – International Conference on Optical Particle Characterization（光学颗粒表征国际会议）上，Walter Schäfer和Cameron Tropea发表了会议论文“The time-shift technique for measurement size of non-transparent spherical particles.”
该论文展示了时移法如何测量牛奶喷雾中的液滴。这一主题对于喷雾干燥十分重要，因为许多喷雾干燥工艺使用的是复杂液体。这些液体可能含有脂肪、蛋白质、颗粒或其他分散物质。
https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/9232.toc
牛奶喷雾为何重要
牛奶喷雾是复杂液滴测量的一个典型示例。牛奶液滴并非完全透明，其中含有脂肪颗粒和蛋白质。这些内部结构会散射和吸收光。
因此，针对透明液滴的经典光学方法可能会达到其极限。相比之下，时移法能够分析非透明液滴的特殊信号特征。
用于液滴测量的时移法
时移法分析单个液滴的光散射信号。液滴穿过经过整形的光束，在光束中运动时产生时间分辨的光学信号。
对于非透明液滴，折射光会变弱。然而，液滴仍会产生反射峰和信号基座。这些信号部分包含有关液滴的有用信息。
因此，该方法能够确定液滴粒径。此外，该研究还采用飞行时间装置测量液滴速度：两个聚焦光片产生两个信号，由两信号之间的时间延迟得出液滴速度。
牛奶喷雾实验研究
在实验中，作者使用了脂肪含量为3.5%的牛奶喷雾，喷雾由扇形喷嘴产生，喷嘴在不同压力下工作。
结果显示出明确的趋势：喷嘴压力越高，液滴越小；同时，较高的压力也提高了平均液滴速度。
这些结果与喷雾雾化的预期行为相符。因此，该研究表明时移法能够在真实喷雾条件下测量复杂液滴。
对喷雾干燥的意义
喷雾干燥通常以复杂液体喷雾为起点。例如，牛奶喷雾在食品工艺工程中十分重要。液滴粒径和液滴速度会影响干燥时间、颗粒形成、粉末质量和工艺稳定性。
因此，可靠的液滴测量能够为喷雾干燥研究和过程控制提供支持，还有助于提高产品质量并减少工艺错误。
该方法同样适用于其他复杂喷雾，例如乳液、悬浮液、涂料喷雾和药物喷雾。
科学意义
这篇OPC 2014论文推动了光学颗粒测量向非透明和复杂液滴的拓展，并表明时移法能够应用于实际喷雾场景。
此外，这项工作为后来基于TSTOF的系统奠定了早期基础，例如SpraySpy、SprayQuantAI、ParticleTensorAI以及AI辅助喷雾测量技术。
参考文献
Schäfer, W., & Tropea, C. (2014). The time-shift technique for measurement size of non-transparent spherical particles. Proceedings of SPIE, 9232, 92320H. https://doi.org/10.1117/12.2063342
