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动态颗粒图像分析仪的研制

济南微纳

2013/05/28

颗粒度测量

动态颗粒图像分析仪的研制

摘要:本文论证了研制动态颗粒图像分析仪的必要性与背景, 介绍了winner100实现

动态颗粒测试的方法以及技术特征。评价了动态颗粒图像分析仪的实用价值与科学意

义。

关键词.. 动态颗粒, 图像分析, 粒度与形状,3 维

一、问题的提出

颗粒是组成材料的基本单元, 影响材料的性能的不仅是颗粒的化学组成, 颗粒的大小与颗粒的形态对材料的性能影响巨大, 因此颗粒粒度与形态的检测越来越受到各行业的重视。目前检测颗粒大小和颗粒形态的方法有多种,激光粒度分

析仪、沉降粒度仪、电阻法粒度亦、颗粒图像分析技术是最常用的技术。激光粒度分析仪、沉降粒度仪、电阻法粒度仪, 只能检测颗粒大小, 不能检测颗粒形状；颗粒图像分析技术是一种不仅可以检测颗粒大小也可以检测颗粒形状对唯一方法, 但是由于此种技术有几个致命的缺点限制了它的进一步发展:

1.样品制备困难。颗粒在载玻片上很难得到充分的分散, 由于颗粒粘连使得颗粒分析的准确性大受影响；

2.颗粒处于静态, 非球形颗粒的取向会对测试结果造成偏离；

3.由于显微镜的视场有限, 被测得颗粒数目受到很大限制, 因此取样的代表性差, 重复性不好。

由于以上问题, 颗粒测试中急需一种性能更加优越的测试装置, 能够获得颗粒的准确图像, 操作简便, 满足颗粒形状和颗粒粒度分析的更高要求。

国际上荷兰安米德公司、德国新帕泰克公司、德国莱驰公司均推出了同时测定颗粒粒与形状的图像分析仪。国内尚无此种产品, 济南微纳公司通过3年的攻关研制的winner100 颗粒图像分析仪填补了此项空白。

二、动态颗粒测试的方法与技术特征

Winner100突破了传统的颗粒图像仪的工作模式, 采用超声样品分散系统分散颗粒, 高速摄像头对动态颗粒图像进行采集, 1微秒可以采集一幅颗粒图像, 用计算机对图像进行分析处理, 达到对颗粒粒度与形态进行三维同时测试的目的。其主要技术特征有：

1.彻底改变了手工制样操作繁琐的局面, 样品制备操作非常简单, 分散效果好；

2.采用功能强大的动态颗粒图像分析软件, 具有高速采样、自动颗粒图像处理, 实时显示当前图像、实时分析粒度分布、连续统计分析结果, 处理策略自行编程, 多种粒径定义选择, 粒度统计、形状分析等多种功能。打印报告允许自行编辑。

3.动态测试使颗粒采样数量无限增加, 统计结果真实可靠, 代表性好、重

复性高；

4.动态测试使颗粒不同侧面得到采样, 实现了三维测试, 彻底消除了二维

测试的颗粒取向误差；粒度测试结果可以与激光粒度分析仪比美。

5.winner100动态图像分析专用软件具有强大的图像处理功能；

6.支持多种粒径选择和多种粒度分布, 具有多种图像处理功能及其集成处理, 支持图像采集间隔设定与实时显示颗粒形貌与当时粒度分布和累计粒度分布, 记录并显示粒度波动图, 可以输出多种分析图表, 高性能的软件使使用者的颗粒分析工作变得十分轻松方便。

7.本成果不仅可用于实验室颗粒分析, 也适用于颗粒在线粒度与粒形监测。

对杜会经济发展和科学进步的意义

本项目突破了显微静态图像分析的局限, 在国内率先提出动态颗粒图像分析的概念；由于颗粒运动中测试, 克服了二维颗粒图像分析的弊病, 大大提高了采样代表性, 消除了颗粒取向误差, 使颗粒粘连问题彻底解决。

本项成果克服了静态颗粒图像仪的缺陷, 提供了一种对运动颗粒同时进行粒度与形状分析的先进手段, 具有操作简单, 测试范围广, 代表性好, 准确可靠, 直观可视, 适用于1-6000微米的各种固体颗粒。可以广泛应用于建材、化工、石油、金属与非金属、环保、轻工、国防等众多领域的实验室和在线颗粒粒度与形状分析。无疑, 对于提高我国各行业颗粒测试水平和经济发展具有重要的实用价值。

颗粒测试的基础是颗粒的表征, 本项成果提供了一种颗粒动态测试的实用手段, 因此颗粒的三维表征问题就提到了议事日程上来, 颗粒的三维表征对颗粒学的进步与发展具有重要的意义。

颗粒形状分析在此以前多半停留在实验室, 没有进入实用化,原因是缺少简便的测试手段。Winner100研制成功有可能会使颗粒形状分析进入实用阶段, 因而对材料科学特别是颗粒材料的发展提供了一种先进实用的仪器。

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