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,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)對材料的性能影響巨大,因此顆粒粒度與形態(tài)的檢測越來(lái)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 )對測試結果造成偏離；
3.由于顯微鏡的視場(chǎng)有限,被測得顆粒數目受到很大限制,因此取樣的代表性差,重復性不好。
由于以上問(wèn)題,顆粒測試中急需一種性能更加優(yōu)越的測試裝置,能夠獲得顆粒的準確圖像,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了此項空白。
二、動(dòng)態(tài)顆粒測試的方法與技術(shù)特征
Winner100突破了傳統的顆粒圖像儀的工作模式,采用超聲樣品分散系統分散顆粒,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,用計算機對圖像進(jìn)行分析處理,達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.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)顯示當前圖像、實(shí)時(shí)分析粒度分布、連續統計分析結果,處理策略自行編程,多種粒徑定義選擇,粒度統計、形狀分析等多種功能。打印報告允許自行編輯。
3.動(dòng)態(tài)測試使顆粒采樣數量無(wú)限增加,統計結果真實(shí)可靠,代表性好、重
復性高；
4.動(dòng)態(tài)測試使顆粒不同側面得到采樣,實(shí)現了三維測試,徹底消除了二維
測試的顆粒取向誤差；粒度測試結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定與實(shí)時(shí)顯示顆粒形貌與當時(shí)粒度分布和累計粒度分布,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)驗室顆粒分析,也適用于顆粒在線(xiàn)粒度與粒形監測。
對杜會(huì )經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的意義
本項目突破了顯微靜態(tài)圖像分析的局限,在國內提出動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析的概念；由于顆粒運動(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(wèn)題徹底解決。
本項成果克服了靜態(tài)顆粒圖像儀的缺陷,提供了一種對運動(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,測試范圍廣,代表性好,準確可靠,直觀(guān)可視,適用于1-6000微米的各種固體顆粒?？梢詮V泛應用于建材、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)驗室和在線(xiàn)顆粒粒度與形狀分析。無(wú)疑,對于提高我國各行業(yè)顆粒測試水平和經(jīng)濟發(fā)展具有重要的實(shí)用價(jià)值。
顆粒測試的基礎是顆粒的表征,本項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(wèn)題就提到了議事日程上來(lái),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)驗室,沒(méi)有進(jìn)入實(shí)用化,原因是缺少簡(jiǎn)便的測試手段。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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