基于VB的电镜图片中粒径分布统计程序的开发

纳米材料粒径分布是材料合成、催化应用等领域一项重要的表征手段。在统计电镜图片粒径分布的方法中,目前主要以传统手动测量和全自动分析软件两种为主。传统手动测量存在费时、复杂等缺点,而全自动分析软件也很难有效地测试非球形、分布复杂的颗粒粒径。以Visual Basic 6.0作为编程平台,集合图片处理、数据统计、数据导出等技术,开发了一款电镜图片粒径分布统计程序。该程序支持结果快速查看和数据导出功能,为测量各种形貌的微/纳米材料的粒径提供了一种方便的方法。     

利用“球化效应”激光制备球形粉末的研究

本文分析了激光扫描金属粉末中的“球化效应”,即粉末颗粒在激光束作用下瞬间升温熔化收缩并凝固成球形颗粒的行为,探索了利用“球化效应”将异形钛粉和青铜粉末转化为球形粉末的工艺条件。通过系统改变激光功率P、扫描速度V,以及选取合适的激光扫描间距,探明了球化过程及工艺参数的影响。研究表明,（1）金属粉末粒径d对球化过程具有决定性影响。对于确定的粉末粒径d,激光功率P存在一个临界值Pm（和与其对应的激光扫描速度Vm）,当满足条件P>Pm(V>Vm)才能发生球化;（2）金属粉末的球化能力可用球化因子K表示, K值的大小决定于金属粉末的直径、密度、导热性、熔点和激光吸收率等因素;（3）球化因子与激光参数之间满足关系式：V ＝KP,根据不同金属粉末的K值选取合适的P和V,可制备出较为理想的球形粉末。     

基于等效球形颗粒数的颗粒物质量浓度算法

从Mie散射理论出发,推导了粒子计数器(OPC)测量球形颗粒物质量浓度的计算公式.考虑非球形颗粒,从颗粒群粒度分布概念出发,提出了统计意义上的等效球形颗粒数概念,给出了非球形颗粒物质量浓度的理论公式,并利用该理论公式阐明了OPC测量非球形颗粒物质量浓度计算公式的合理性,进而给出了基于等效球形颗粒数的悬浮颗粒物的质量浓度算法.实验结果表明,该算法的质量浓度计算值与实际值十分吻合,因而为实现OPC在线测量悬浮颗粒物的质量浓度提供了一种可行途径.     

激光扫描金属粉末的“球化效应”及其应用

为了利用激光束扫描金属粉末时的"球化效应"将异形金属粉末球化,通过采用正交实验法,系统探明了获得球化效果的激光工艺参量,得到相应的球形粉末。结果表明,金属粉末的球化能力决定于金属粉末的粒径、导热性、熔点和激光吸收率等因素,可用球化因子K表征;当激光扫描速度与激光功率(高于临界功率后)的比值大致等于K时,可获得球形粉末。     

透射电镜多图像拼接法测量纳米氧化镍的颗粒粒径

本文介绍了利用透射电镜多图像拼接法测量纳米氧化镍的粒度分布.该方法通过SIS软件附带的MLA多图像拼接功能拍照得到拼接图像,经过独立测量每个照片中不少于100个纳米氧化镍颗粒的尺寸,并由此计算出颗粒平均粒径尺寸为20.6nm,该结果与X射线衍射的测量结果非常吻合.通过MIA拼接方法可大幅度提高数字CCD相机的视野范围,从而有效解决了透射电镜法测量小尺寸纳米材料粒径的采样代表性问题,为纳米材料粒径测量提供了新思路.     

前向散射颗粒粒径测量中的多参数正则化算法

反演算法是光散射颗粒测试技术中的关键问题之一,以Tikhonov正则化方法为代表的单参数正则化算法被广泛应用于激光粒度仪颗粒粒径分布函数(PSD)的反演计算中。该算法的缺点之一是所得到的反演解呈现出振荡特征,并伴随负值。为改善这一状况,提出了一种多参数正则化算法。通过构建一个由多个参数控制的带通滤波函数,分别控制正则化解的振荡程度和解的高度,并对正则化解进行非负约束。模拟计算和实验研究结果表明,对多参数进行优化后能够降低正则化算法带来的振荡和负值。此外,所提出的算法具有较好的多峰识别能力,可实现颗粒粒径分布的有效重建。     

基于图像处理的生物质颗粒粒度与形貌研究

颗粒粒度与形貌是影响生物质利用的重要因素,针对生物质颗粒粒度分析中存在的问题,提出一种基于图像处理技术的颗粒识别方法.该方法首先利用刀式破碎机对生物质材料进行破碎,通过机械筛分方法将颗粒分为五个粒径范围;然后基于粒径范围大小,利用不同分辨率的成像设备对每个粒级的颗粒进行图像采集,并对颗粒图像进行去噪、分割等图像分析,获得颗粒个体的长度和宽度信息,最终得到生物质材料的粒度与形貌统计分布曲线.实验结果证明,本文提出的图像处理方法可有效分析颗粒形貌,获得准确的颗粒粒度分布规律,克服了传统筛分方法引起的颗粒粒度分布不连续的问题,为生物质颗粒材料的应用研究提供了重要的粒度及形貌信息.     

基于图像处理的颗粒流动层模型研究

如何方便且准确地测量滚筒中颗粒的运动速率分布是研究的难点。文中将给出一种基于数字图像处理算法的实验方法来解决此难题。通过找到最合适的极短曝光时间,可捕获在此曝光时间内颗粒运动轨迹的图像,然后利用数字图像处理算法计算出感兴趣区域的颗粒运动路程,即可计算出颗粒的运动速率分布。通过精确的实验数据分析可看出,本实验方法与理论仅有＜8%的误差,有力证实了通过图像法测量颗粒速率分布可展开有效的研究工作。     

球形物料图像的分割方法研究

本文以水泥窑生料球为背景，分析了球形物料图像在灰度空间和梯度空间的特征，对一些经典算法进行了颗粒分割实验，理论分析和实验结果表明，利用局部特征值进行总体像素归属判决将使颗粒图像的边界不连续，或边界描述失真。为此提出的一种由局部特征值直接提取球形物料边界的图象分割方法。实验结果表明，该算法分割的图像边界封闭性好，边界描述真实，适合球形物料图像的分割。     

基于分峰思想的煤岩显微组分识别与统计分析

针对现有方法识别煤岩显微组分准确率低的问题,文中提出了一种基于分峰思想的煤岩显微组分识别与统计分析方法。文中从单颗粒角度确定各煤种的镜质组峰值偏移范围,并提出自适应寻峰算法选取煤岩颗粒的有效峰值点。在煤岩显微组分识别阶段设计多策略的分峰峰位识别算法将煤岩颗粒分类为需要分峰聚类的活惰结合颗粒和无需分峰的纯镜质组颗粒、惰质组颗粒和壳质组颗粒,确定需要分峰聚类煤岩颗粒的分峰峰位,然后基于分峰规则和统计学方法进行高斯拟合,分别确定壳质组阈值、镜质组阈值和惰质组阈值,完成各煤岩颗粒的聚类分割。实验结果表明,文中方法能够有效识别单个煤岩颗粒并实现显微组分含量的定量统计,准确率达到 96.85%,熵值最小低至 0.615 3,与传统方法相比准确性更高,具有较好的现实应用意义。     

烟幕粒子粒度的分形特征及红外消光性能研究

以分形理论为基础,提出了一种表征烟幕粒子粒度特征的指标——粒度分形维数(D),研究了烟幕粒子粒度的分形特征。研究表明,烟幕粒子的粒度分布是分形的,烟幕中大颗粒占的比例越高,粒度分形维数越小,基于米氏理论的红外消光性能也越好。粒度分形维数(D)可用于表征烟幕粒子粒度分布的特征,为烟幕系统的研究提供了一种新思路。     

液晶屏线路中导电粒子压合的自动光学检测研究

在薄膜晶体管液晶显示器线路检测中,常通过对线路中的导电薄膜粒子的计数和定位实现其导电性的自动检测。为了解决窄边框线路中粒子密度增大带来的粒子重叠问题,提出一种采用微分干涉成像和掩模法结合k均值聚类的算法,在分离出粒子的亮、暗部后,结合图像熵值和粒子的凸性准确分割出粒子。讨论了聚类簇选值的影响,通过不同粒子密度、不同粒子尺寸的样本检验本文算法,并与以往的梯度结合灰度的方法进行对比。结果表明:本文算法在粒子密度较小的区域能达到92.6%的识别率,在粒子密度较大的区域也能达到86%的识别率,分别比梯度加灰度的方法提高了9.9%和42.7%。解决了粒子重叠的问题,并且对光场和成像效果有更好的鲁棒性。     

一种基于粒子群优化算法的快速圆检测方法

为了实现以较少的内存资源,快速而准确地进行圆 检测, 提出一种基于粒子群的快速圆检测方法。方法中,以每个粒子作为一个候选圆,采用优化策 略,以粒子 运动、融合更新等操作完成圆的检测。优化策略包括提出使用一种图像分块的策略限 定圆检测的感兴趣区 域,各个图像块的大小由各个块内粒子的生成结果决定,以起到抑制部分噪声的作用。为减 少生成无用粒子的概 率,提高检测效率,提出融入图像金字塔的思想,并以循证的方法对粒子的有效性加以验证 。实验结果表明,本文 方法对于检测手绘的、嵌套的、不完整的或包含有大量噪声的圆,均能起到较好的检测效果 ;能 够在较短的时间内排除众多干扰,准确地进行圆的检测,具有检测速度快、内存消耗小和适 用范围广等优点。     

工艺参数对熔盐法制备SrBi4Ti4O15粉体的影响

采用熔盐法制备了各向异性生长的SrBi4Ti4O15粉体,研究了工艺参数对晶粒形貌和尺寸的影响。发现煅烧温度、盐的种类和盐的用量显著影响晶粒的形貌和尺寸。晶粒平均尺寸随着温度升高而逐渐增大,由不规则片状向圆片状发育。随着盐用量的增加,晶粒平均尺寸先增大后减小,且在硫酸盐中,晶粒尺寸明显大于相同条件下盐酸盐中的尺寸。和固相法相比,熔盐法合成的粉体具有(00l)择优生长的优点。通过调整工艺参数可以控制晶粒的形貌和尺寸,制备各向异性生长的SrBi4Ti4O15粉体。     

基于粒子滤波的MIMO-OFDM时变信道半盲估计

提出一种基于粒子滤波的MIMO-OFDM时变信道半盲估计方法。首先，对粒子滤波算法进行改进，通过对采样粒子分布进行局部优化调整，提出一种局部优化粒子滤波算法。然后，将该粒子滤波算法用于MIMO-OFDM时变信道估计。由于该信道估计过程在频域进行，因而无需已知（或估计）多径信道长度。与现有时变信道半盲估计方法相比，本方法具有估计误差低、对非高斯噪声顽健性强等特点，从而有效改善了接收端的符号检测性。计算机仿真结果证明了本方法的有效性。     

The Numerical Analysis of Two-Frequency Mutual Coherence Function for Infrared Laser Propagation in Clouds

The relations of the amplitudes and phases of the Γ for laser pulse propagation in clouds to ω_d are given by Ishimaru et al, based on average particles in clouds. In practice, since the particles size in clouds is according to a size distribution spectrum, the Γ ought to be derived from a particles size distribution. Based on the approximately solution which has been presented by Ishimaru and Hong, these examples of infrared laser pulse propagating in cloud are described and numerical analyses show the Γ's amplitude and phase obvious changes for tenuous and dense clouds. For a kind of cumulus and stratocumulus over Xi'an areas, considering cloud particles size distribution and mean particle size, respectively, the Γ's amplitudes and phases are calculated. These numerical results show that the differences between results calculated by applying particle size spectrum and mean size in clouds are remarkable, especially for the phase calculation. Therefore, It is shown that the Γ calculated according to particles size distribution is more reasonable than by average particle size. This study is important for us to improve infrared laser ranging and image systems performances and atmospheric remote-sensing techniques.     

基于多级粒子窗的目标检测算法研究

针对滑动窗算法计算量较大的问题,提出一种多级粒子窗算法。首先构造一个目标分类器级联结构,然后在全图像域随机产生一组粒子,每一个粒子对应一个目标分类器。分类器的响应作为统计特征修正目标的似然概率密度函数,用于指导下一级的粒子生成,直至粒子收敛到稳定区域,从而实现对目标状态由粗到精的定位。分别将该方法用于单幅图像和图像序列中的目标检测,并与滑动窗算法进行了比较,结果表明,多级粒子窗算法能够快速精确实现目标检测。     

烟火药燃烧火焰中粒子与气体流场的实验研究

基于粒子图像速谱仪(PIV)和高速摄影仪(HSC)研究了烟火药火焰的气体流场与正在燃烧粒子流场的两相流特性。首先利用PIV获取了烟火药燃烧的火焰气体流场;同时利用HSC,通过设定合理的曝光时间,实验全程过滤了气体火焰辐射和烟尘的影响,获取了烟火药燃烧火焰中正在燃烧的粒子,用图像处理方法确定了图像中各粒子的坐标,根据获取的连续图像,计算每个正在燃烧粒子的运动轨迹,得到正在燃烧粒子的速度矢量图,进而比较分析了正在燃烧粒子的流场与火焰气体流场;该研究为分析烟火燃烧机理中正在燃烧粒子的火焰结构提供了一种简便的方法。     

机载激光云粒子成像仪研制与校准研究

为了实现对25m~1550m范围云粒子的测量和成像,采用了光学成像方法,基于准直光束照射的云粒子在64元探测器上投影切片组合的原理,研制了机载激光云粒子成像仪.介绍了激光云粒子成像仪各组成部分的功能,进行了探测单元量化标准、数据获取与处理方法、以及影响云粒子成像准确性的因素等方面的分析.建立了粒子尺寸校准装置,并采用7种规格的标准圆点进行了校准实验.结果表明,机载激光云粒子成像仪可探测到云粒子并成像,实现了粒子的尺寸测量和2维图像显示.