基于图像分析法的颗粒粒度测量研究

针对传统颗粒粒度测量的局限性,研究了基于图像分析法的颗粒粒度测量的基本过程,并对该过程中的各个环节进行了总结分析。然后利用MATLAB进行了颗粒图像的处理与颗粒粒度测量。实验结果表明,图像分析法能够快速、准确地完成颗粒粒度测量。     

多角度动态光散射粒度分布递归非负Phillips-Twomey算法

多角度动态光散射(MDLS)技术具有响应速度快、非接触式测量等优势,相较于单一散射角度测量技术,MDLS能获取更多的反映颗粒特征的散射光信息,可提供更准确的颗粒粒度分布(PSD),而合适的颗粒粒度反演算法能进一步提高MDLS方法的测量准确性。在Phillips-Twomey(PT)算法基础上,提出采用MR-L曲线法确定正则化参数,递归算法求取权重系数并添加非负约束的递归非负Phillips-Twomey(RNNPT)算法,通过准确确定权重系数改善MDLS颗粒粒度分布反演算法的准确性。采用RNNPT算法,在光强相关函数测量噪声为0.01%~1%,对两种单峰模拟分布以及一种双峰模拟分布颗粒体系进行了粒度反演,可知在噪声水平低于0.1%的情况下反演结果均较为理想。将RNNPT算法与递归Phillips-Twomey(RPT)算法和现有的递归Tikhonov(RT)算法进行比较,计算结果表明,RNNPT算法获得的权重系数比误差最小,反演获得的粒度分布与理论值最为接近。     

室温固相化学法制备掺杂纳米氧化锌

为制备分散性良好的掺杂氧化锌纳米粉体,以硝酸锌、碳酸氢铵及掺杂离子的盐为原料,通过室温固相化学反应先制备出掺杂前驱物——碳酸盐。根据DSC-TGA分析结果,将其在275℃分解2h,得到掺杂氧化锌粉体。采用激光粒度分析、BET、XRD、SEM对产物的粒度、物相组成、颗粒形貌等进行了表征。结果表明:所制备的掺杂氧化锌粉体呈粒状,粒度分布均匀,晶粒度为52.35nm。     

纳米颗粒的测量与表征

介绍了用于纳米颗粒测量的电镜观察法、X射线衍射线宽法、激光粒度分析法、比表面积法、颗粒沉降法、扫描探针显微术以及小角X射线散射等,并对其测量原理、测量过程、适用范围及测量方法的优缺点进行了讨论。     

激光角散射诊断气固两相流粒度及浓度的研究

根据Mie散射理论,论述了气固两相流颗粒相粒度分布和平均浓度测量的基本原理和试验方法,利用氧化铝粉末气固两相自由射流试验台,进行了一系列实际测量。     

一种光子相关器动态范围自适应调整方法与实现

目前广泛应用的光子相关光谱(PCS)颗粒测量系统中, 光子相关器动态范围的设置需要与实际待测颗粒的光强自相关函数曲线衰减区间相匹配, 这样, 相关器才能给出具有最佳分辨率的自相关函数曲线。然而, 在实际测量过程中, 待测颗粒体系的粒度分布范围通常是未知的, 因此需要对参数进行多次修正才能得到最佳的分辨率效果。对此, 提出一种可根据被测颗粒体系的粒度分布范围变化, 自适应修正测量参数进行光子相关器动态范围调整的方法。该方法通过初始采样时间的选择和相关通道采样时间的再分配, 实现测量过程中的相关器动态范围调整, 使其与待测颗粒体系的光强相关函数曲线衰减区间相匹配, 从而保证在任意颗粒系的测量中都能得到分辨率最佳的自相关函数曲线。     

用于激光在线粒度分析的两次测量法

在实时在线激光衍射粒度测量中，观察窗玻璃上污染物对测量结果有直接影响，提出了可消除污染物影响的两次测量法。讨论了测量原理，并模拟现场颗粒状况用标准粒子进行了一系列实验，结果令人满意。     

电流变液颗粒相介电常数测量研究

根据粉体颗粒与连续电介质均匀混合的介电常数混合原理和电桥电容法测介电常数的方法,提出消除空气粉末法和油液混合法测量电流变液中粉体颗粒的介电常数。消除空气粉末法扣除了通常压片法中空气空隙的影响,更能反映粉体性能。对TiO2粉、淀粉和SiO2粉等进行实测,获得了较好的测量精度。对稀土掺杂TiO2粉进行测量发现适当稀土掺杂量可以有效提高介电常数,从而获得最佳的电流变性能效果。     

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.     

多角度动态光散射角度误差对权重估计的影响

角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节,其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演,研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明:采用两种方法进行角度加权,无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时,误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法,并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于,当散射角存在误差时,基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值,与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大,Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动,致使这种偏差加大。因此,采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权,对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。     

声发射信号分析与气-固两相流粒径测量

气-固两相流相关参数的实时检测对过程控制和高效运行具有重要的意义。针对现有气-固两相流参数检测法的缺陷,依据经典声发射理论,设计一套空气-玻璃微珠的声发射信号检测装置,进行试验并评价。选用不同粒径的玻璃微珠在撞击速度分别为1.98m/s、2.80m/s、3.40m/s和4.00m/s下,获取气-固两相流的速度、粒径的声发射信号,并采用功率谱估计对其进行分析。试验发现,功率谱估计的幅值、面积与固相颗粒的撞击速度、粒径呈良好的线性关系,通过验证试验,粒径检测的相对误差小于8.5%。因此,声发射结合功率谱估计的方法测量固相颗粒粒径是可行的。     

旋流火焰三维温度场与速度场的同时激光测量

燃烧诊断与流场显示领域的研究热点已延伸至研发同时满足非侵入式、多参量同步测量、定量计算、多维可视化等技术要求的显示、测量新方法。研究复杂燃烧三维温度场和速度场的同时激光测量,表征燃烧化学反应和流场输运的重要特性。提出一种光偏折层析测温方法与粒子图像测速方法相结合的燃烧多参量场激光测量方法。设计温度场和速度场激光测量的实验系统,获取4方向莫尔偏折条纹和4幅火焰粒子图像。同时重建与可视化旋流燃烧温度分布和速度云图、流线、涡量等流场,并分析不同工况下的旋流火焰特性。对直接测量数据与重建结果进行对比,验证了所提方法的有效性。     

激光法测量湍流流场时散射粒子的选择

激光技术测速时需要有合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪(PDA)测量湍流流场时选择合适的散射粒子的问题。试验结果和理论分析表明:(1)散射粒子的特性参数是影响测速精度的重要因素;(2)在湍流度较高的流场中测量时应尽可能选择直径小、密度低、折射率大的粒子作为散射粒子,而且粒子散播的浓度要合适。     

基于光阻原理的降水现象测量系统研究

降水是气象观测的常规项目,是研究全球水热循环和气候变化的重要参数。实现降水现象自动观测是我国气象领域未来发展规划的一项重要内容。介绍了一种激光降水现象测量系统,设计了激光对射式光学测量结构,实现了对降水粒子遮光信号的精确捕获;研制了基于相关原理的微弱信号检测系统,保证粒子速度、粒径等信息的准确测量;在数据信号处理上,采用了数据平滑算法降低了系统噪声。研制的系统能够准确完成雨滴谱分布、降水量、降水类型的测量,并且与雨量筒和国外同类仪器进行了观测比对, 数据具有较好的一致性,能满足对降水现象自动观测的要求。     

基于云模型的智能驾驶车辆变粒度测评研究

如何通过直观、简单和有效的测评方法,建立一个定性与定量的不确定性测评转换模型,实现智能驾驶车辆的测评研究,已成为智能驾驶车辆研究领域急需面对和解决的一个基本问题,也是一个难题.为了解决这个问题,本文提出一种基于云模型与变粒度的测评方法.首先,提出一套4S变粒度测评体系与三级智商变粒度测评体系;其次,通过云模型将智能驾驶车辆的定性测评转化为直观、形象的定量测评,利用云模型的期望、熵与超熵对智能驾驶车辆进行定量评价,从而建立一个由定性到定量的测评转换模型.为解释这个模型的实施,2013年未来挑战赛的实例被采用.实验的分析表明,在具有定性与定量的测评中,利用云模型的期望、熵与超熵作为定性评价的定量评价的依据,并且,基于云模型与变粒度的智能驾驶车辆的测评能够有效地解决多目标粒度的测评与描述性的定性评价的定量评价,从而解决了一类智能驾驶车辆的测评研究问题.     

粒子动态分析仪(PDA)测量湍流场时散射粒子的选择

应用激光技术测量流场时需要合适的散射粒子。本文研究了激光三维粒子动态分析仪测量湍流流场时,如何选择合适散射粒子的问题。实验结果表明,散射粒子的合理选择是保证测量精度的重要措施之一。在测量强脉冲湍流场时,应选用密度小,直径小且折射率大的粒子作为散射粒子。选择合适的粒子播散浓度。     

流场测量中的APV光路系统的设计

APV（Adaptive Phase/Doppler Velocimeter）系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理,可以自适应地进行微粒的材料识别、微粒的大小及速度测量。本文利用粒子散射理论对APV系统进行了合理地布局,讨论激光多普勒系统在流场测量中光路设计的方法,并通过模拟实验验证该方法的可行性。     

基于DPIV和LIF联用实现对微流场的可视化测量

微流场的测量是目前微流体技术研究的一个难点。为了对微流场进行可视化测量,基于DPIV和LIF联用技术设计了一个微流场的测试系统。该系统以共焦成像的方式,同时测量微流场的速度场、温度场分布,为微流场的流动分析、热分析提供技术支持。所测得DPIV和LIF的图像经过处理,并用图像相关法将所得到结果进行测量。速度场用流动矢量图表示,温度场用伪彩色图表示,实现了对微流场的可视化测量。DPIV和LIF联用法具有可操作性好、测量精度、光路调节简单,测量时间短、效率高等优点。     

激光雨滴谱仪降水量反演及误差修正

对激光雨滴谱仪监测的降水粒子粒径、末速度、粒子数等信息进行分析,得到降水粒子的粒径-末速度函数和雨滴谱等关系函数。通过计算得到的降水强度与气象数据对比,得到误差函数;根据误差函数建立降水量反演算法,对降水强度进行修正得到修正后降水强度和降水量,修正后降水量误差减少了10%以上,最后给出降水类型的判断方法。     

Shape recognition and size measurement of particles in hybrid particle field based on interference technology

An algorithm that can implement particle shape recognition and size measurement in hybrid particle field is proposed. Based on the defocused images obtained by the interferometric particle imaging (IPI) system, shape recognition of particles can be realized through ResNet50. Two-dimensional (2D) Fourier transform and 2D autocorrelation transform are used to obtain the size of spherical and non-spherical particles, respectively. The shape and size of the particle in hybrid particle field are determined. Numerical simulation and experiment results suggest that the method has good accuracy in measuring the particle size in hybrid particle field.