本文論證了研制動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析儀的必要性與背景,介紹了winner100實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顆粒測(cè)試的方法以及技術(shù)特征。評(píng)價(jià)了動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析儀的實(shí)用價(jià)值與科學(xué)意義。
關(guān)鍵詞..動(dòng)態(tài)顆粒,圖像分析,粒度與形狀,3維
一、問(wèn)題的提出
顆粒是組成材料的基本單元,影響材料的性能的不僅是顆粒的化學(xué)組成,顆粒的大小與顆粒的形態(tài)對(duì)材料的性能影響巨大,因此顆粒粒度與形態(tài)的檢測(cè)越來(lái)越受到各行業(yè)的重視。目前檢測(cè)顆粒大小和顆粒形態(tài)的方法有多種,激光粒度分
析儀、沉降粒度儀、電阻法粒度亦、顆粒圖像分析技術(shù)是zui常用的技術(shù)。激光粒度分析儀、沉降粒度儀、電阻法粒度儀,只能檢測(cè)顆粒大小,不能檢測(cè)顆粒形狀；顆粒圖像分析技術(shù)是一種不僅可以檢測(cè)顆粒大小也可以檢測(cè)顆粒形狀對(duì)*方法,但是由于此種技術(shù)有幾個(gè)致命的缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步發(fā)展:
1.樣品制備困難。顆粒在載玻片上很難得到充分的分散,由于顆粒粘連使得顆粒分析的準(zhǔn)確性大受影響；
2.顆粒處于靜態(tài),非球形顆粒的取向會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成偏離；
3.由于顯微鏡的視場(chǎng)有限,被測(cè)得顆粒數(shù)目受到很大限制,因此取樣的代表性差,重復(fù)性不好。
由于以上問(wèn)題,顆粒測(cè)試中急需一種性能更加優(yōu)越的測(cè)試裝置,能夠獲得顆粒的準(zhǔn)確圖像,操作簡(jiǎn)便,滿(mǎn)足顆粒形狀和顆粒粒度分析的更高要求。
上荷蘭安米德公司、德國(guó)新帕泰克公司、德國(guó)萊馳公司均推出了同時(shí)測(cè)定顆粒粒與形狀的圖像分析儀。國(guó)內(nèi)尚無(wú)此種產(chǎn)品,廈門(mén)易仕特公司通過(guò)3年的攻關(guān)研制的winner100顆粒圖像分析儀填補(bǔ)了此項(xiàng)空白。
二、動(dòng)態(tài)顆粒測(cè)試的方法與技術(shù)特征
Winner100突破了傳統(tǒng)的顆粒圖像儀的工作模式,采用超聲樣品分散系統(tǒng)分散顆粒,高速攝像頭對(duì)動(dòng)態(tài)顆粒圖像進(jìn)行采集,1微秒可以采集一幅顆粒圖像,用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析處理,達(dá)到對(duì)顆粒粒度與形態(tài)進(jìn)行三維同時(shí)測(cè)試的目的。其主要技術(shù)特征有：
1.徹底改變了手工制樣操作繁瑣的局面,樣品制備操作非常簡(jiǎn)單,分散效果好；
2.采用功能強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析軟件,具有高速采樣、自動(dòng)顆粒圖像處理,實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前圖像、實(shí)時(shí)分析粒度分布、連續(xù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,處理策略自行編程,多種粒徑定義選擇,粒度統(tǒng)計(jì)、形狀分析等多種功能。打印報(bào)告允許自行編輯。
3.動(dòng)態(tài)測(cè)試使顆粒采樣數(shù)量無(wú)限增加,統(tǒng)計(jì)結(jié)果真實(shí)可靠,代表性好、重
復(fù)性高；
4.動(dòng)態(tài)測(cè)試使顆粒不同側(cè)面得到采樣,實(shí)現(xiàn)了三維測(cè)試,徹底消除了二維
測(cè)試的顆粒取向誤差；粒度測(cè)試結(jié)果可以與激光粒度分析儀比美。
5.winner100動(dòng)態(tài)圖像分析軟件具有強(qiáng)大的圖像處理功能；
6.支持多種粒徑選擇和多種粒度分布,具有多種圖像處理功能及其集成處理,支持圖像采集間隔設(shè)定與實(shí)時(shí)顯示顆粒形貌與當(dāng)時(shí)粒度分布和累計(jì)粒度分布,記錄并顯示粒度波動(dòng)圖,可以輸出多種分析圖表,高性能的軟件使使用者的顆粒分析工作變得十分輕松方便。
7.本成果不僅可用于實(shí)驗(yàn)室顆粒分析,也適用于顆粒在線粒度與粒形監(jiān)測(cè)。
對(duì)杜會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的意義
本項(xiàng)目突破了顯微靜態(tài)圖像分析的局限,在國(guó)內(nèi)提出動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析的概念；由于顆粒運(yùn)動(dòng)中測(cè)試,克服了二維顆粒圖像分析的弊病,大大提高了采樣代表性,消除了顆粒取向誤差,使顆粒粘連問(wèn)題徹底解決。
本項(xiàng)成果克服了靜態(tài)顆粒圖像儀的缺陷,提供了一種對(duì)運(yùn)動(dòng)顆粒同時(shí)進(jìn)行粒度與形狀分析的先進(jìn)手段,具有操作簡(jiǎn)單,測(cè)試范圍廣,代表性好,準(zhǔn)確可靠,直觀可視,適用于1-6000微米的各種固體顆粒?？梢詮V泛應(yīng)用于建材、化工、石油、金屬與非金屬、環(huán)保、輕工、國(guó)防等眾多領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室和在線顆粒粒度與形狀分析。無(wú)疑,對(duì)于提高我國(guó)各行業(yè)顆粒測(cè)試水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的實(shí)用價(jià)值。
顆粒測(cè)試的基礎(chǔ)是顆粒的表征,本項(xiàng)成果提供了一種顆粒動(dòng)態(tài)測(cè)試的實(shí)用手段,因此顆粒的三維表征問(wèn)題就提到了議事日程上來(lái),顆粒的三維表征對(duì)顆粒學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展具有重要的意義。
顆粒形狀分析在此以前多半停留在實(shí)驗(yàn)室,沒(méi)有進(jìn)入實(shí)用化,原因是缺少簡(jiǎn)便的測(cè)試手段。Winner100研制成功有可能會(huì)使顆粒形狀分析進(jìn)入實(shí)用階段,因而對(duì)材料科學(xué)特別是顆粒材料的發(fā)展提供了一種先進(jìn)實(shí)用的儀器。
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