[發明專利]一種基于二維拉曼光譜的顆粒粒度測量方法

有效

• 申請號: 201610257940.8
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105699357B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 林家海;陳達
• 申請（專利權）人: 天津智巧數據科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N15/02
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于二維拉曼光譜的顆粒粒度測量方法，包括：對于某種顆粒物質，選取已知顆粒粒度的各組顆粒物質，每組顆粒物質為相同顆粒粒度的顆粒物質，采集已知顆粒的各組顆粒物質的二維拉曼光譜；截取每組顆粒物質的特征拉曼譜峰；利用二維數據擬合方法獲取特征拉曼譜峰的數學表達式；提取特征拉曼譜峰的半峰寬度W；擬合出顆粒物質的顆粒粒度P與半峰寬度W之間的關系式；對于待測量顆粒粒度的此種顆粒物質，采集其二維拉曼光譜，按照上述二維數據擬合分析的步驟，得到其半峰寬度W，然后，根據顆粒物質的顆粒粒度P與半峰寬度W之間的關系式，實現顆粒粒度P的測量。本發明可以簡單、快速、無損地測量出物質的顆粒粒度。

技術領域

本發明屬于顆粒粒度測量技術領域，尤其涉及一種顆粒粒度測量方法。

背景技術

顆粒是物質存在的一種表現形式，構成了豐富多彩的物質世界。在現代工業生產、國防建設和高科技領域中，顆粒材料，尤其是超細粉體材料發揮著越來越重要的作用，被廣泛地應用到醫藥、化工、冶金、電子、機械、輕工、食品、建筑及環保等領域。由于顆粒材料的性質主要是由顆粒的平均粒度及粒度分布參數所決定，因而需要能夠準確測量顆粒粒度的技術，實現對顆粒粒度的有效測量，控制顆粒材料在生產加工過程中的粒度準確性，保證顆粒材料的高品質、高性能，滿足越來越高端的應用要求。

目前，顆粒粒度的測量方法主要分為機械法和波動特性法兩種。機械法又分為篩分法和沉降法兩種，其中，篩分法借助人工或機械振動裝置，利用具有一定大小篩孔的篩子將被測顆粒樣品篩出若干個粒度級別，求得顆粒粒度分布，是設備簡單、應用廣泛的一種顆粒粒度測量方法，但是，操作費時，不能實現顆粒粒度的實時測量；沉降法以朗伯-比爾定律和斯托克斯公式為依據，根據不同粒度的顆粒在力場中沉降速度不同的原理，求得顆粒的粒徑分布，是一種常用的顆粒粒度測量方法，但是，對被測顆粒樣品有損檢測以及非實時檢測，限制了沉降法的應用范圍。

波動特性法又分為直觀成像法、光全息法、散射法等，其中，直觀成像法主要是通過光學顯微鏡、電子顯微鏡等直接觀察被測顆粒樣品，雖然具有較高的測量精度，但是采樣率較低且測量時間較長，限制了其應用范圍；光全息法主要是利用全息技術實現對被測顆粒樣品的三維立體成像，能夠準確地記錄被測顆粒樣品的粒度分布和空間分布信息，但是，主要應用于懸浮顆粒物質的測量；散射法主要是通過激光與被測顆粒樣品的相互作用實現顆粒粒度的測量，分為靜態和動態兩種，靜態光散射測量散射光的空間分布規律，動態光散射研究散射光在某固定空間位置的強度隨時間變化的規律，目前，散射法主要基于夫瑯禾費衍射理論、菲涅耳衍射理論、米散射理論和瑞利散射理論，可以實現顆粒粒度的快速測量，但是，受到顆粒粒度范圍的限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種可以簡單快速地測量顆粒粒度的無損檢測方法。本發明的技術方案如下：

一種基于二維拉曼光譜的顆粒粒度測量方法，包括下面的步驟：

1)對于某種顆粒物質，選取已知顆粒粒度的各組顆粒物質，每組顆粒物質為相同顆粒粒度的顆粒物質，采集已知顆粒的各組顆粒物質的二維拉曼光譜，包含波長維度和一維空間維度的光強信息；

2)截取每組顆粒物質的特征拉曼譜峰；

3)利用二維數據擬合方法獲取特征拉曼譜峰的數學表達式：對特征拉曼譜峰進行二維高斯擬合分析，利用具有不同半峰寬度的二維高斯函數進行疊加擬合，獲取特征拉曼譜峰的二維高斯函數表達式；

4)提取特征拉曼譜峰的半峰寬度W，根據特征拉曼譜峰的二維高斯函數表達式，獲取特征拉曼譜峰沿空間維度的半峰寬度W的大小，半峰寬度W表征顆粒物質的特征拉曼散射光在陣列式探測器表面沿空間維度的彌散程度；

5)根據特征拉曼散射光的彌散程度與顆粒粒度呈線性關系，擬合出顆粒物質的顆粒粒度P與半峰寬度W之間的關系式；