PDF《颗粒粒度粒形测量的新技术介绍》

3 所示.然而,中心和 非中心交互会在信号拾取端产生不同的交互信号, 从而可以在软件中通过特别设计的模式识 别算法将非中心交互剔除. 图3: 中心和非中心交互信号示意图 2.2 特点 2.2.1 直接测量 从上面对于时间转换理论(TOT)的基本原理的讨论可以看出,TOT 是直接对于每个单独 的颗粒进行粒度测量的,而不是更据测得的其他特性例如衍射图谱强度,电导率变化等 二级特性等推算出来的,在这些二级特性里面含有很多不同颗粒交互作用和相互影响, 这是 TOT 与其他粒度测量方法最大的不同. 2.2.2 光学特性无关 在TOT 粒度测量过程中,不像激光衍射或者散射理论那样需要知道材料的光学特性如 折射指数等等,因此对于未知材料特性和参数的颗粒,特别是混合物颗粒的测量.因为 混合物颗粒中不同材料的光学特性不同,很难计算其综合光学特性值.因此使用时间转 换理论进行粒度测量的结果更加客观、准确. 图4: 透明(左) 、半透明(中) 、不透明颗粒(右)的交互信号示意图 2.2.3 透明颗粒测量 对于透明颗粒(例如钻石)的测量,激光衍射法很难进行分析.但是如果使用 TOT 理论, 透明度不同的颗粒会产生不同的交互信号, 如图

4 所示. 透明颗粒由于其聚焦作用, 会产生一个中间高的交互信号,如图

4 左所示;

不透明颗粒的交互信号和 2.1 节所述的 信号一致,如图

4 右所示;

而半透明颗粒的交互信号介于两者之间,如图

4 中所示.通 过软件很容易识别出这些不同的交互信号,从而实现对透明颗粒的测量. 此外,通过实现上的模块化设计并配合不同的测量池模块,使用 TOT 可以测量高浓度 样品,基本不需对样品进行稀释,对于特殊材料例如纤维、气溶胶、低熔点的油脂和蜡 等,安米德都提供不同的测量池模块来满足科研人员的需求. 3.动态粒形分析 3.1 概述 材料科学研究的深入和对于数学建模的要求,使得对于材料基本参数日趋复杂,除了传统的 颗粒粒度大小和粒度分布,很多研究需要了解诸如弗雷特直径(Feret Diameter)、长细比 (Aspect Ratio)、形状因子(Shape Factor)、卷曲度(Curl Index)等关于颗粒粒形形貌的参数.例 如对于图

5 所示的两种颗粒,很难仅仅用一个粒度大小来完整地描述它们. 图5:不同的颗粒形貌 3.2 基于图像的粒形分析 传统的粒形分析是静态的,只能通过变换视场来实现静态样品的观测,耗时而且准确度低. 安米德研发的动态粒形分析技术则在很大程度上提高了分析的精度并且缩短了分析所需的 的时间.如图

1 所示,颗粒处于正常流动状态中,视频粒形分析通道采用一个高分辨率的 CCD 显微摄像头(F)配合图像采集卡,提供对于测量区(C)焦点平面上的图像,然后传给图像 分析软件进行粒形分析计算.图像的照明由一个同步频闪光源(E)来提供,其强度和脉冲宽 度都可以通过软件来控制的.采集到的图像除了传到计算机上的帧捕获卡供分析以外,还可 以显示在计算机屏幕上供研究人员进行辅助观察. 在图像分析软件中,软件可以消除焦点外的颗粒、提供图像增强和优化和自动照明校正等功 能以保证得到清晰的高质量的图像用于进一步的粒形分析.为了实现自动分析,软件还提供 了宏语言支持,除了标准的宏语言模块以外,还允许用户根据自己的需求订制自己的分析方 法.功能强大的图像分析软件允许对多种粒形参数进行统计和分析计算, 包括弗雷德直径、 面积、周长、形状因子、长细比等,这些二维粒度粒形状信息与激光分析数据形成了良好的 互补. 此外, 软件还设计有粒形参数过滤功能, 剔除不满足要求的颗粒, 实现更高级的应用. 图5:粒形参数过滤器举例, 3.3 应用举例 假设对于某一球形颗粒样品,我们已知这种颗粒有一定程度的颗粒团聚,如图