在线粒度

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在线粒度相关的仪器

  • Insitec系统具有在线连续粒度分析的功能,可进行高效且具成本效益的工业工艺监控。 其适用的工艺流范围广泛,从干粉到温度又高又粘的浆料,再到喷雾及乳剂,无论每小时处理的材料量是几毫克还是几百吨,该系统均能得心应手。 Insitec系统的测量粒度范围是0.1 μm至2500 μm。Insitec在线粒度仪坚固的结构以及其运用的激光衍射技术,迎合了工艺过程连续测量对分析仪器的严格要求,诸如:研磨、分级、喷雾干燥、雾化、过滤和造粒等各种环境,已成为大多数颗粒加工行业的标准装备,包括调色剂、制药、水泥、矿物、粉末涂料、碳素、乳化、颜料和金属粉末等。Insitec系列在线粒度分析仪、工艺接口、粒度分析软件、自动控制和数据报告均可定制化,以满足您的特定需求。 Insitec干法可在苛刻工业环境中使用的Insitec干式颗粒粒度分析仪,采用激光衍射技术测量0.1 μm至2500 μm的颗粒粒度。 Insitec干式分析仪通过选件进行配置,适合各种实际的干式颗粒工艺,提供24小时实时监测与控制,可用于:粉尘区域危险环境气体或粉尘区域危险环境移动式应用研磨材料制药工艺Insitec湿法可在苛刻工业环境中使用的Insitec湿式颗粒粒度分析仪,采用激光衍射技术测量乳剂、悬浮剂及浆液中0.1 μm至2500 μm的颗粒粒度。 Insitec湿式分析仪通过选件进行配置,适合各种实际的湿式颗粒工艺,提供24小时实时监测与控制,可用于:气体或粉尘区域危险环境全自动浓度控制制药工艺自定义配置合作解决方案Insitec喷雾法工业化设计,Insitec 喷雾型使用激光衍射发适用于测量0.1微米-2500微米的液滴和颗粒。 具有24小时实时监测及控制功能的Insitec喷雾式分析仪甚至还可测量高浓度喷雾及气溶胶。 使用选件灵活配置,简化工艺安装,可用于:按要求量身定制的配置粉末流制药工艺
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  • 在线粒度仪BT-Online2 是一种应用于湿法研磨生产线上实时进行粒度监测与控制的在线粒度监测与控制系统。它安装在砂磨机等湿法研磨或反应釜旁边,实现自动取样、自动测量和自动控制。它在数据异常时系统会自动报警提示,在研磨设备具有信息化控制终端时,本系统还可对研磨系统实施控制,实现粒度监测与控制同步,保证产品粒度稳定。基本性能指标测试范围0.02-2000μm重复性误差≤0.5%(国标样D50偏差)准确性误差≤0.5%(国标样D50偏差)测量原理Mie取样方式精密蠕动泵,可配1-4路取样泵激光光源进口光纤激光器光路系统正反傅里叶结合光路内置超声50W电源AC220V、50/60Hz、200W控制方式Modbus-RTU协议、TCP协议、4-20mA光电探测器92个体积782x530x1592mm(主机)应用领域● 锂电池正极材料、制药、油墨以及其他湿法研磨过程中的浆料的粒度监测与控制。突出特点● 独特的取样方式:采用自吸式自动取样方式,可根据监测需要控制取样量,具有自动稀释、自动清洗(包括取样后反向清洗)、自动排放等功能。● 一机多用:一台BT-Online2可以监测 1-4条生产线并且具有根据监测数据对生产设备实施控制,保证产品稳定,节能高效。●内置循环分散系统:内置离心循环泵,超声分散器和大功率超声波分散器,双水位测量、自动进排水和清洁功能,实现监测过程自动化,保证样品充分分散和有效检测,结果稳定可靠。●适用于有机相:配有废液过滤系统,使有机溶剂循环利用,降低监测成本,消除污染。●准确性验证:用标准样品对系统进行准确性验证,保证监测数据准确可靠。●测试范围宽,精度高:将实验室仪器技术运用到在线系统当中,采用正反傅里叶结合光路,共有92个光电探测器,主要测试指标与实验室仪器相同。●自动测试技术:系统自动运行,无需人为干预。独特技术●独特的光学系统:正反傅里叶结合光路系统是百特专利技术,能同时探测前向、侧向和后向散射光信号,加上倾斜样品池技术,实现全角度测量,对超细样品具有很高的分辨力,提升了测量范围,提升了细颗粒端的测量精度,提升了分辨率。●复动型自动取样技术:实现样品自动送口和自动排放。取样时,复动型气缸自动向下运动取样,料流进入取样腔中,自吸式取样系统开始取样。取样结束后,复动型气缸自动向上运动,系统会自动进行反冲清洗管路保证取样管路干净不存有测试样品。反冲液会从取样腔下半部分流出,保证废液不回流到产品管道内,避免了交叉污染。现场取样器位置只需气管连接控制,适用于有防爆要求的用户现场。●在线监测关注点:监测可以灵活设置,如 D10、D50、D90、D97 D98、跨度、D[43]等。系统可依据监测的粒度数据,通过4-20mA、Modbus等协议传输到DCS系统上进行对粒度的把控。●可设置不同的SOP:通过对不同产品设置不同的SOP,测试时可以直接选择对应SOP,点击启动后自动测试。
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  • 在线粒度仪BT-Online1A是一种应用于精细化粉体生产线上实时进行粒度监测与控制的在线粒度监测控制系统。它安装在气流磨、立磨等干法磨旁边,实现自动取样,自动测量和自动控制。基本性能指标测试范围0.1-2000μm重复性误差≤1%(国标样D50偏差)准确性误差≤1%(国标样D50偏差)测量原理Mie、Fraunhofer测量方式文丘里负压取样,具有防堵功能镜头保护双层气幕保护维护周期≥180天激光光源进口光纤激光器分散介质压缩空气或氮气等惰性空气气源0.4-0.8Mpa流量≥1000L/min电源AC220V、50/60Hz、200W光电探测器92个体积782x 530x 1592mm(主机)应用领域● 新能源正负极、制药、水泥、碳素、矿粉、农药、化工、金属粉等多种干粉行业。可配套各类气流研磨粉碎、输送、分级等生产设备突出特点● 独特的取样技术:文丘里负压取样,可通过笛型取样管直接从管道里取样,也可通过铰刀取样器取样,取样系统具有分散、防堵、反吹、防静电和多点取样设计,代表性好。● 一机多用:一台仪器可监测多条生产线。标准配置可同时监测1-4条生产线,取样管路相互独立,轮流测试,互不干扰。● 高精度空气过滤系统: 采用进口精密过滤器,4级过滤,具有除杂质,除油和除水功能,保证压缩空气干燥、洁净,从而保证仪器连续稳定运行。●镜头防护技术:根据空气动力学原理,在镜头和测试区之间采用双气幕防护,使镜头免受污染。● 准确性验证:可用标准样品对仪器进行准确性验证。● 测试样品送回生产线(也可不送回):无污染,无排放。●实时显示监测曲线:本系统测试间隔最小可设定为1秒,监测曲线可根据需要定义。独特技术●激光衍射技术:在正傅里叶光路系统中安装了大口径傅氏透镜和大尺寸的光电探测器陈列,探测器数量达76个,实现了对散射信号的精准探测,提升了测量范围,提升了细颗粒端的测量精度,提升了分辨率。●自动对中技术:由精密执行单元和控制单元组成的自动对中系统,即使因环境振动、温度变化等因素导致光路发生偏移,系统将自动校正,保证光路系统始终处于最佳状态。●干法分散技术:配有干法分散器(选配),对团聚特性强的产品也能得到准确粒度结果。●一键操作:启动设备后,软件点击“启动”按钮,仪器自动执行在线取样、分散、测试、回收等测试流程,实现粉体生产粒度在线监控自动化。
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  • 【原创】在线粒度仪

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    在线粒度检测势必成为粉体颗粒检测的趋势,它不但可以实时准确反映产品的粒度大小以及趋势,更可以实现生产工艺优化自动化功能。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/files/2012/03/201203261138_357319_2569_3.JPG

  • 粉体在线激光粒度分析系统的设计与实验研究

    粉体在线激光粒度分析系统的设计与实验研究

    粉体在线激光粒度分析系统的设计与实验研究李文涛,任中京 (济南微纳颗粒仪器股份有限公司,济南250100,中国)liwentao0306@163.com,renzhongjing@vip.sina.com 摘要:本文介绍了一种可以对流动颗粒的粒度分布进行实时监测的在线激光粒度分析系统。详细介绍了在线取样系统、密封样品窗口、测试系统、远程通讯系统的设计,该系统能够安全连续性自动化运行,并能够将粒度分布中的关键参数提供给生产线控制系统,对于粉磨分级生产过程的工艺控制具有非常重要的意义。关键字:激光粒度仪;在线监测;系统定制1、 引言在水泥、硅胶等产品生产中,粒径作为其中的一个关键参数,直接影响产品质量。传统上粉体的粒度测试采用人工采制样或机械采制样,加人工实验室化验的方法,这种方法有很多的的缺点:1、取制样误差大,以局部代表整体过程,存在代表性问题;2、不在线,不实时,分析数据严重滞后;3、分析数据对实时生产过程指导意义不大,只能是一种补救措施。激光粒度测试仪器以其快速、准确、重复、方便等特点越来越多地被用于生产控制,随着生产控制的进一步要求,离线测试已经不能够满足要求,为了能够得到连续的粒度测试结果,在线粒度测试系统渐渐成为成为了各大厂家关注的焦点。目前,国际上英国马尔文、德国新帕泰克、中国微纳颗粒等激光粒度仪厂家都推出了粉体在线激光粒度分析仪,本文就针对微纳仪器的粉体在线激光粒度分析系统的设计与实验结果进行深入的探讨。2、 系统构成粉体在线激光粒度分析系统是可用于工业现场的粉体粒度分析系统,各项参数根据客户应用要求量身定制,本系统主要有以下几部分构成:主机系统、供气系统、取样系统、样品分散系统、密封样品窗口系统、回料系统、现场控制柜系统、远程传输与显示系统。本系统的主要功能是可以对流动的颗粒粒度分布进行实时监测,并提供准确的控制信号。系统结构如图1所示。取样器把粉体样品从生产线管道中取出,通过卸料器传给喂料器,喂料器均匀地把样品送入样品分散泵中,分散好的粉体样品通过防堵反吹阀进入仪器主机,在保护气的作用下通过样品窗口,回料泵把测试过的粉体样品送回到生产线管道中。测试过程中主机把测试到的粉体散射光谱实时地传输到现场控制柜,由安装到现场控制柜PC平板中的在线粒度分析软件通过反演运算得到粉体样品的粒度分布,现场控制柜把得到的粒度分布数据一方面通过远程通讯传给中控PC,工作人员可根据粒度分布数据对生产线及时作出调整,也可直接传输给生产线控制系统,直接调整生产线上的设备使其运转到最佳位置。现场控制柜中的PLC系统是整套系统的控制中心,能控制系统上每一个部件的开关,并对系统的运行实时监控,对异常情况及时报警。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015102809294799_01_3049057_3.jpg 图1 系统结构图1、 系统设计3.1 在线取样系统从管道中取出具有代表性的样品是实现粉体粒度在线测试的第一步,根据不同的粉体生产工艺,本设计提供两种取样系统:负压取样和螺旋取样,负压取样主要应用于飞灰式取样,如火力发电厂锅炉尾部烟气飞灰取样,螺旋取样主要应用于粉料的取样,如水泥在空气斜槽中传输过程中的取样。负压取样器由取样管和喷射泵组成,取样管插入工艺管道,通过特殊设计的取样孔从气固两相流中取出具有代表性的样品。喷射泵与取样管相连,可以形成0.04MPa的负压,将取样管中的样品吸出送到主机进行测试,喷射泵采用陶瓷内芯,具有良好的耐磨特性。粉体在管道中传输过程中大小颗粒会产生分层现象,因此应采取多点取样,本负压取样系统为运动式取样,取样器在运动控制箱的控制下从位置1到位置2作往复运动,在运动过程中连续取样,保证了取出的样品具有代表性。粉体运输一般采用气体输送,管道中存在一定的正压力或负压力,螺旋取样器只有在常压下才能正常工作,因此在本设计中加入了旋转卸料阀,能够实现空气密封,保证螺旋取样器的正常工作,取出的样品进入到分散泵中分散后经防堵反吹阀门进入主机进行测试。3.2 密封样品窗口保持主机镜头,探头的洁净是保证在线仪器的连续运行的关键,本设计中采用全密封式样品窗设计,一次保护气对密封玻璃起到气幕保护和吹扫的作用,二次保护气保证密封窗口内的气体压力平衡,避免样品从喷射管中喷出时出现返料现象。3.3 测试系统测试系统主要由主机和软件系统构成。主机系统包括光路部分、电路部分、机械密封部分,光路部分采用反傅立叶变换光路,全量程采用米氏散射理论。电路部分扫描速度1000次/秒, 每秒可显示2个完整粒度分布(用户可调)。仪器符合ISO13320标准,所有接口(采样管,阀门,管道)及主机各个部位均采用夹套式接头方便现场检修。软件系统专门为在线粒度监测系统研制,软件具有形象化的良好的人机界面,操作方便,运行可靠,安全性良好,为用户自行定制输出数据项目提供方便。3.4 远程通讯系统在线激光粒度分析系统的通讯系统构成如下图所示,在线控制系统用于现场测试的自动控制及报警,现场PC为在线粒度测试软件的运行平台,生产控制系统为粉体生产设备的控制系统,中控PC用于数据的显示及远程生产线控制。在线控制系统控制器采用PLC,能够稳定地控制各器件的依次启动和依次关闭,并能够接收粒度分布数据并转换为4-20mA标准信号输出,能够与生产控制系统进行接口,用于生产设备控制,提供完善的报警装置。如果在线设备出现问题则自动报警,并自动采取保护措施。现场PC采用一体式工控机进行数据的采集、处理、并实时显示在线颗粒的粒度分布,与中控室终端采用光纤通讯,能够保证在远距离和电磁干扰的情况下稳定传输数据,http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015102809315868_01_3049057_3.jpg1、 系统应用4.1 现场安装http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015102809324531_01_3049057_3.jpg如图3所示是微纳公司为南京某水泥生产线定制的矿渣微粉在线粒度测试系统现场。本项目目的是为了在线24小时连续监测某公司成品的粒度分布数据,为生产线提供调整依据。本项目分为以下几个系统:1、在线取样系统2、在线分散系统3、在线主机4、在线回料系统5、在线空气净化系统6、在线气体分配系统7、PLC控制系统8、工业PC测试系统(含在线粒度监测系统专用软件)9、远程传输与显示系统4.2 监测数据http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510280933_571202_3049057_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510280933_571203_3049057_3.png5、结论针对在线粒度测试方面的技术难点,本文结合微纳仪器在线粒度分析仪器进行了详细的分析研究,初步研究结果表明在线取样技术,封闭样品窗技术,远程通讯技术均满足了粉体粒度在线测试的需求。参考文献 蔡小舒,舒明旭,沈建琪,等.颗粒粒度测量技术及应用,北京:化学工业出版社,2010:128-142 胡荣泽.粒度仪的量化指标.水泥技术,2007(02):69-71.

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    p style=" text-indent: 2em " 在线激光粒度分析仪由一般由采样系统、物料稀释系统及激光测量系统三大部分组成。其与常规离线的激光粒度粒度分析的区别主要在于采样和稀释不同。 /p p style=" text-indent: 2em " 采样系统: /p p style=" text-indent: 2em " 水和浆料会同时流过取样阀两条管道,管道一接着粒度测量系统,管道二是生产线的旁路。当系统发出采样信号时,取样阀会旋转180度,从管道二取出一部分样品进入了管道一,被输送到下一个部件–稀释器。为保证取样的代表性,每次采样阀动作5次,即采5个2.5ml的样品,再进行稀释测量。 /p p style=" text-indent: 2em " 稀释系统: /p p style=" text-indent: 2em " 结合使用预稀释器和级联稀释器。预稀释器是一个装有气动搅拌器以及用于控制稀释状态的液位传感器的容器。浆料样品自动地注入预稀释罐进行第一步的稀释,样品通过罐内的搅拌器自动混合,高低位传感器自动地控制预稀释罐的填充和清空。级联稀释器以同轴文氏管为基础,没有运动部件,可以同时稀释和同时分散。联稀释器的设计使用了流体力学模型软件。每个文氏管的动力来自于外部的供水,当通过文氏管区域的时候流体的速度增加。能加入额外的文氏管来增加稀释率。两个稀释仪均可进行自我清理,以便最大限度地减少任何应用中的稀释液用量。级联稀释器内部的文氏管喷更有效分散颗粒使测量数据准确可靠,防止稀释休克。 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪的测量基本原理是:当粒子流通过光学测量池时探测器收集特定时刻特定范围内的散射光,通过大量的扫描并对结果取平均值,得到具有代表性的散射模式。根据Mie理论,光碰到圆形的粒子时发生散射,如果知道粒径和粒子的光学特性,如折光率和吸光度,就能够精确地预测光的散射模式。每种尺寸的离子具有它自身的特征散射模式,就象指纹一 /p p style=" text-indent: 2em " 样,没有一个是重复的。从这一理论反推,确定一系列粒子的散射模式,就可以得到这个系列的粒径及各种粒子所占比例,即粒度分布。 /p p style=" text-indent: 2em " 在线激光粒度仪具有如下的性能特点: /p p style=" text-indent: 2em " 1.能给出极为详尽的粒度分布数据。包括粒度分布表、粒度分布曲线、中位径、平均粒径、边界粒径(能根据用户需求界定粒度分布范围)。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.测量范围大,能覆盖的整个粒度范围。在一个量程内就能测量小至亚微米(约0.1 μ m),大至数百微米的粉体粒度。 /p p style=" text-indent: 2em " 3.测量速度快。测量一个样品只需3分钟左右,相当快捷。操作方便。现场安装完毕后,可在计算机上进行远程操作。 /p p style=" text-indent: 2em " 在线激光粒度仪可实现实时监测产品的粒度,具有操作简单、快速、准确的特点,在浆料性质变化不大的条件下,在线分析数据趋势比较平稳,分析稳定性较好。数据分析具有一定的代表性。随着工业生产对粒度检测实时性和速度的要求越来越高,在线激光粒度仪的研究和应用也日益广泛。 /p p style=" text-indent: 2em " 关于在线的粒度检测标准,冶金行业已有YB/T 4605-2017《烧结矿在线自动采样、制样、粒度分析及转鼓强度测定》和YB/T 4547-2016《焦炭在线自动采样、制样、粒度分析及机械强度测定技术规范》,但所用的方法都为筛分法。在线激光散射/衍射法相关粒度检测尚无国家及行业标准出台。另外,值得一提的是,烟台德信仪表有限公司有企业标准Q/0600YDX 001-2017 《在线粒度分析仪》出台。 /p
  • 在线培训 | 锂电行业关键材料粒度测量的问题与挑战
    如何选择样品分散的方法?是什么造成了结果不稳定?如何判断数据的质量?为了解决您在日常粒度测量过程中遇到的困难,马尔文帕纳科定于5月13日下午举行《锂电行业关键材料粒度测量的问题与挑战》网络研讨会。本次会议将基于锂电行业激光粒度仪的用户在使用中的具体问题而定制,您可以在报名表单中选择/填写您粒度测量过程中遇到的问题和困惑,马尔文帕纳科应用专家会针对您的具体为您在线答疑解惑。敬请关注!在锂电行业的材料分析中,提供最佳且一致的颗粒粒度分布,不仅为电极材料增加价值,而且是确保最终产品质量的关键。正负极材料的粒度分布直接影响电池的充放电性能,安全性能等,因此,粒度分布结果是正负极材料关键技术指标。激光衍射技术,带来比筛法和沉淀法更快更可靠,比显微图像法更具统计学意义,已经成为锂电行业检测粒度分布的通用标准技术。随着行业发展,新材料不断涌现,新能源行业对粒度检测的要求越来越高,粒度结果允许的相对标准偏差越来越小,供应链上下游粒度结果一致性对比日益重要,例如极大值D100,极小值D0等等。 研讨会日程安排2021年5月13日 14:00 - 15:30时间报告内容14:00-15:00锂电行业关键材料粒度测量的问题与挑战 激光衍射技术测量粒度的原理 常见电池材料粒度监测的方法和注意事项15:00-15:30疑难问题答疑主讲人:黎小宇,马尔文帕纳科应用实验室主管2008年毕业于华东师范大学分析化学专业,同年加入马尔文帕纳科公司,一直从事激光粒度仪、图像粒度仪和纳米粒度及Zeta电位仪的应用和技术支持工作。报名链接:http://malvernpanalytical.mikecrm.com/NjgcrUl 联系我们:销售热线: +86 400 630 6902 售后热线: +86 400 820 6902联系邮箱:info@malvern.com.cn官方网址:www.malvernpanalytical.com.cn
  • 蔡小舒教授:颗粒粒度及气溶胶在线测量的图像魔法
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 说起图像法,大家很自然会联想到相机。对,图像法就是用相机作为传感器测量颗粒粒度。其实,图像法并不是一种新的测量方法,这是一种已有很多年历史的测量方法。早期的相机采用胶片作为传感器,记录被测物体的影像,然后将影像投影到工具投影仪上,在投影仪上用标尺或后期发展的坐标传感器量出被测物体的大小。下图是一种显微投影仪的照片,显微物镜把胶片上的图像投影到屏幕上,在屏幕上量出物体图像的尺寸。对于颗粒样品,则可以直接在显微镜下进行观测测量。很显然,在用胶片作为传感器的时期,图像法是不可能用于在线测量的。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/21f18409-d7be-4568-a7cb-255a0d29561b.jpg" title=" 图片1.jpg" alt=" 图片1.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 显微投影仪 /strong /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " (友情提示:移动端用户下方点击阅读全文, /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 再点击取消即可阅读全文,也欢迎下载APP体验阅读新感受) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法作为颗粒粒度测量,尤其是颗粒粒度在线测量的新方法再次出现并得到日益广泛的应用,得益于CCD和CMOS的发明,数码相机的飞速发展,以及光学镜头、光源、计算机技术以及图像处理算法的飞速发展。数码相机的核心是CCD/CMOS传感器,尤其是近年来CMOS技术的发展使其性能得到很大提高,几乎占据了绝大部分的数字传感器。下图是CMOS传感器的照片。在CCD/CMOS传感器中,代替胶片中感光粒子的是按矩阵排列的像素。如果在每个像素前按规律设置红(R),绿(G)和蓝(B)三色滤色片,则可以得到彩色图像。这样CCD/CMOS就将图像自然分解成了成可以用计算机处理的离散信号。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/fc747ae3-b89b-426c-8014-114e41854faa.jpg" title=" 图像2.png" alt=" 图像2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法在线测量装置主要包括:相机、镜头、光源、取样装置等。其中相机是最关键的设备。为得到清晰的被测颗粒的影像边缘,一般在在线测量中采用逆光(背光)照明方式,相机在测量区一侧,光源在测量区另一侧,如图所示。 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 由于光的穿透能力不强,因此图像法不能用于高浓度颗粒的直接在线测量(in-line)。对于高浓度颗粒,必须采用取样方式测量(on-line) /strong /span 。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/fc188c81-6aa1-4737-96b1-bf330735261e.jpg" title=" 图片3.jpg" alt=" 图片3.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图像法在线测量原理示意图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 与图像法静态测量要求不同,在图像法在线测量中,被测颗粒不是静止不动的,而是在运动的,甚至运动速度很高。为得到清晰的颗粒图像,就要“冻结”运动颗粒的影像,这就要求图像的曝光时间要与被测颗粒的运动速度相匹配。对于高速运动的颗粒,要求的曝光时间要短,低速的可以稍长。 曝光时间还与拍摄图像时所用镜头的放大倍率有关,放大倍率大,要求的曝光时间就短,放大倍率小,曝光时间就可以长一些。& nbsp 曝光时间可以由相机的快门控制,也可以由光源的脉冲宽度控制。目前工业相机的电子快门时间最短可以到1微秒,而作为照明光源的脉冲激光的脉冲宽度可以达到几个纳秒。曝光时间越短,需要的光源强度就越大,这就给光源提出了高的要求。工业相机的电子快门分成滚动快门(rolling& nbsp shutter)和全局快门(global& nbsp shutter)2类。 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 为保证曝光时运动颗粒图像不发生畸变,在图像法在线测量中必须采用全局快门 /span 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为在线测量,图像法装置不能像显微镜那样通过更换不同放大倍率的显微物镜来适应不同大小颗粒的测量,这就希望像素尺寸尽量小,以得到高的图像分辨率。通常,滚动快门的CMOS的像素小于全局快门,目前滚动快门的CMOS的最小像素已达到1.5微米,而全局快门的最小的像素是3.8微米。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在图像法测量中,相机镜头是关键的设备。图像法能进行在线颗粒测量,很大程度上是依赖于 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 远心镜头 /span /strong 的发明和发展。用相机拍摄物体,通常图像存在远小近大的现象。而在线测量不能控制被测颗粒一定会处于镜头的焦平面位置,这就会造成颗粒的影像大小与颗粒的真实尺寸不同。远心镜头的出现,很好解决了这个问题。被测颗粒处于不同位置时,远心镜头获得的颗粒图像大小并不会随位置变化而变化。这就使得图像法可以用于颗粒的在线测量。远心镜头有定倍率和工作距离,以及可变放大倍率和工作距离2类,可以根据需要采用其中一种。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在图像法在线测量中最大问题是被测颗粒不仅存在于测量区中,有些还处于离焦位置,颗粒图像是不清晰的。下图中就同时存在清晰颗粒、离焦程度不大和离焦尺度大的模糊颗粒影像。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 对于离焦颗粒图像,可以有2种处理方法 /span /strong ,对于离焦程度大的模糊影像,直接剔除,不予处理。对于离焦程度不大的模糊图像,可以采用图像处理算法来恢复,得到颗粒的粒度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 在图像法在线测量中,一般都需要用取样装置将被测粉体样品从生产工业管路中去出,在取样时,必须采取措施防止颗粒样品发生团聚,如用无油无水的压缩空气分散样品颗粒。下面3个图给出了在在线测量取样中没有对颗粒采取分散措施,分散不足和充分分散后的颗粒图像。可以明显看出充分分散的重要性。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/59590f06-6860-4880-955a-367e24cc5746.jpg" title=" 图像4.png" alt=" 图像4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法在线测量不仅可以给出被测颗粒的粒度,还可以得到被测颗粒的形貌参数,这是其它颗粒测量方法不能做到的。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 图像法与RGB三波段消光法融合在线测量 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 受光学原理和硬件的限制, strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图像法在线测量下限一般在2-3微米 /span /strong 。但在工业过程中存在着大量亚微米颗粒中同时存在有少量较大颗粒,并都需要测量其粒度的情况。这时可以 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 将图像法与多波长消光法相结合,用图像法测量较大颗粒的粒度,而用多波长消光法测量亚微米颗粒的粒度 /span /strong 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 彩色相机中的CMOS传感器可以认为是RGB三个波段光探测器件,当采用白光作为光源,对获得的图像可以分别用图像处理算法处理其中的大颗粒影像,用多波长消光法处理背景图像中的RGB信息来分别获得大颗粒和亚微米颗粒的粒度。如下图是用彩色相机获得的高速流动中的湿蒸汽两相流图像,其中高速流动的较大水滴的轨迹宽度对应其粒度,而长度对应其速度,背景是较高浓度的小水滴,无法用图像识别。此时,可以分别对如圆圈中的大水滴影像用图像处理算法处理,得到其粒度和速度,而对矩形框内的亚微米颗粒用RGB三波段消光法进行数据处理,得到小水滴的粒度及分布。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/009bf84a-9554-447d-945d-c6bdbe8cb4f2.jpg" title=" 图片5.jpg" alt=" 图片5.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 同时存在大小颗粒的图像 /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图像法与后向光散射融合测量大气颗粒和排放烟尘浓度 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法不仅可以测量成像的颗粒的粒度,还可以 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 与光散射结合测量无法成像的大气中气溶胶颗粒的浓度和排放烟尘的浓度 /span /strong 。气溶胶是空气中悬浮颗粒与大气构成的体系,悬浮颗粒包括固体颗粒,液体颗粒,生物颗粒等。由于气溶胶颗粒粒度很小,受气流和布朗运动的作用,会在大气中长时间扩散传播,PM2.5就属于气溶胶范畴。下图分别是室内和大空间悬浮的气溶胶颗粒在激光照射下的散射光。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 该散射光强与悬浮颗粒的粒度、浓度和测量散射角度有关 /span /strong 。用相机作为传感器,将相机聚焦于激光照射的要测量区域,得到气溶胶后向散射强度后,用米散射理论和相关数学模型进行数据处理,可以得到空间的气溶胶浓度。该方法可以用于烟囱排放烟尘浓度的远距离遥测。如果同时用多个波长的激光进行测量,还可能可以得到悬浮颗粒的平均粒度和分布。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/2f6469fd-9884-41c8-9b57-af11b16bc8b0.jpg" title=" 图像6.png" alt=" 图像6.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 125px height: 125px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/01e065bd-c5ef-4e1a-9570-1808f883e70a.jpg" title=" 蔡小舒_.jpg" alt=" 蔡小舒_.jpg" width=" 125" height=" 125" border=" 0" vspace=" 0" / span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 作 /span span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 者简介: /span /strong 曾任中国颗粒学会、中国计量测试学会、中国工程热物理学会、中国动力工程学会、上海颗粒学会等学术组织的副理事长、常务理事、理事、理事长等,是《Proceedings of IMechE Part A: Journal of Power and Energy》、《Particuology》、《KONA Powder and Particle Journal》、《Frontiers in Energy》等SCI刊物和一些国内学术刊物的编委,多个国际学术会议的名誉主席,主席等。 /p
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