動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析儀的研制

 任中京

濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司

摘要: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)顆粒測試的方法以及技術(shù)特征。評價(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,三維

一、問題的提出

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)對材料的性能影響巨大, 因此顆粒粒度與形態(tài)的檢測越來越受到各行業(yè)的重視。目前檢測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, 只能檢測顆粒大小, 不能檢測顆粒形狀；顆粒圖像分析技術(shù)是一種不僅可以檢測顆粒大小也可以檢測顆粒形狀對*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；

1. 顆粒處于靜態(tài), 非球形顆粒的取向會對測試結(jié)果造成偏離；
2. 由于顯微鏡的視場有限, 被測得顆粒數(shù)目受到很大限制, 因此取樣的代表性差, 重復(fù)性不好。

由于以上問題, 顆粒測試中急需一種性能更加*的測試裝置, 能夠獲得顆粒的準(zhǔn)確圖像, 操作簡便, 滿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、德國新帕泰克公司、德國萊馳公司均推出了同時(shí)測定顆粒粒與形狀的圖像分析儀。國內(nèi)尚無此種產(chǎn)品, 濟(jì)南微納公司通過3年的攻關(guān)研制的winner100 顆粒圖像分析儀*此項(xiàng)空白。

二、動(dòng)態(tài)顆粒測試的方法與技術(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)對圖像進(jìn)行分析處理, 達(dá)到對顆粒粒度與形態(tài)進(jìn)行三維同時(shí)測試的目的。其主要技術(shù)特征有：

1.*改變了手工制樣操作繁瑣的局面, 樣品制備操作非常簡單, 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)測試使顆粒采樣數(shù)量無限增加, 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)測試使顆粒不同側(cè)面得到采樣, 實(shí)現(xiàn)了三維測試, *消除了二維

測試的顆粒取向誤差；粒度測試結(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。

三、對杜會經(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, 使顆粒粘連問題*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, 具有操作簡單, 測試范圍廣, 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。無疑, 對于提高我國各行業(yè)顆粒測試水平和經(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)測試的實(shí)用手段, 因此顆粒的三維表征問題就提到了議事日程上來, 顆粒的三維表征對顆粒學(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, 沒有進(jìn)入實(shí)用化,原因是缺少簡便的測試手段。Winner100研制成功有可能會使顆粒形狀分析進(jìn)入實(shí)用階段, 因而對材料科學(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。

參考文獻(xiàn)：

ISO/DIS13322-2Particle size analysis-Image analysis methods-Part 2:Dynamic image analysis methods

發(fā)表的時(shí)間：2007年10月

刊物名稱：2007年全國粉體工業(yè)技術(shù)大會論文集

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