您好,欢迎光临中国颗粒学会!

动态颗粒图像测量技术及仪器

发布时间:2015年9月21日 来源:中国颗粒学会

颗粒图像仪是使用数字图像仪采集颗粒图像,并利用计算机图像处理技术分析颗粒大小与颗粒形状参数的仪器设备。图像仪测定颗粒形貌既可给出每个颗粒的球形度、长宽比,也可给出球形度、长宽比的粒度分布等分析数据和定量的形状参数,为颗粒的表征实用化提供了一种可行而有效的工具,因此该类设备具有很大的市场需求。

颗粒图像仪分静态和动态两类,主要区别在于采集颗粒图像的方式不同。

静态图像仪要求将颗粒样品分散在载玻片上,这样因为取样的颗粒数量有限,其统计的代表性差;此外由于颗粒在载玻片上一般都采取重心最低的体位,还会造成取向误差。为了克服以上问题,研发中采用了多种技术,如消除粘连的自动分割软件操作、多幅图像拼接技术等。现在,又研制出了更为先进的动态颗粒测试技术——通过拍摄、分析颗粒在运动中的图像确定颗粒的形貌和大小。

上世纪末,国外已有荷兰安米德、英国马尔文、法国西拉斯、德国莱驰等仪器公司相继推出了他们的动态颗粒图像仪。我国学者对动态颗粒图像仪的研究紧随其上,如上海理工大学蔡小舒等、天津国家海洋研究中心于连生等对此作了理论和应用方面的研究。于连生等还将该技术用于海底洋流的长时间监测。

我国对于动态颗粒图像设备的研制工作起步于2005年,2007年11月济南微纳颗粒技术有限公司研制的Winner100动态颗粒图像仪通过技术鉴定,填补了我国的一项空白。2008年丹东百特也推出了同类产品。

动态颗粒图像仪的关键技术

拍摄运动中的颗粒图像的优点是:

1、颗粒易于分散;

2、无取向误差;

3、采样数量大、代表性好。

但这种方法还存在拍摄的运动颗粒图像容易出现拖尾的现象,同时还要求设备有颗粒图像的高速处理与分析系统。

解决图像拖尾的关键是提高曝光速度。在曝光时间内,颗粒运动的距离小于一个像素即可得到清晰的图像。因此动态图像仪对摄像器件和光学照明系统都提出了苛刻的要求,需要采用高功率的光源和高速电子快门的CCD相机。

动态图像仪从统计意义上实现了颗粒的三维测量,避免了静态测量的取向误差。作为一种既可测定粒度又可测定形貌的仪器,在颗粒测量中将具有很大的发展前景:

1、为大颗粒的测量提供了一种新的手段。通常的激光粒度仪测量范围在微米数量级,毫米级的颗粒测量通常采用筛分法处理。动态颗粒图像仪通过调整成像光学系统,可以轻而易举地改变测量范围,对于不宜用激光衍射法测量的粮食、矿产品等都可进行测量。

2、在线粒度粒形的测量。动态颗粒图像仪拍摄速度最高达到每幅1个微秒,因此完全适用于在线颗粒粒度粒形的测量。软件系统可以随时显示当前颗粒形状图片,也可显示一段时间的累积数据,打印颗粒粒度分布的变化过程记录。对于监测生产过程,控制产品质量,调整产品工艺无疑具有重要的意义。

3、干法图像分析仪。目前我国只有湿法分散的颗粒图像分析仪,随着科技的发展,以空气作介质的干法颗粒图像分析仪也将会面市,满足各行业对颗粒分析的迫切需要。

动态颗粒图像分析仪既保留了激光粒度仪的颗粒分散优势,又弥补了激光粒度仪的不足,对于繁荣颗粒仪器品种,满足日益增长的颗粒测试需要,将会发挥不可替代的作用。