[發明專利]纖維濾材微觀結構分析方法及設備

有效

• 申請號: 201910283896.1
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN109946328B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 馮梟;曾濺輝;王洪玉;杜玉龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 張子青;劉芳

本發明實施例提供一種纖維濾材微觀結構分析方法及設備，該方法包括：獲取目標纖維濾材的多個CT切片掃描圖像；根據所述多個CT切片掃描圖像，確定所述目標纖維濾材的纖維濾材矩陣和孔隙空間矩陣；根據所述纖維濾材矩陣，確定所述目標纖維濾材的纖維直徑的長度分布和滲透率；根據所述孔隙空間矩陣，確定所述目標纖維濾材的孔隙半徑分布和喉道半徑分布；根據所述纖維濾材矩陣，確定所述目標纖維濾材的攔截率與厚度的對應關系，本發明實施例得到各纖維濾材微觀結構參數準確，相比現有技術通過目測和估計得到的微觀結構參數更客觀，誤差較小，能夠準確地反映纖維濾材的微觀結構。

技術領域

本發明實施例涉及濾材分析領域，尤其涉及一種纖維濾材微觀結構分析方法及設備。

背景技術

纖維濾材是氣—液，氣—固過濾中常用的篩網型濾材，常見的纖維濾材包括碳纖維濾材和玻璃纖維濾材，其特點在于具有多層纖維管束疊置的微觀網狀結構。研究表明纖維濾材的過濾效率、過濾阻力和容積與纖維濾材的微觀結構有關，因此分析纖維濾材微觀結構對于滿足纖維濾材的設計需求至關重要。

目前，現有的分析纖維濾材微觀結構的方法，主要是通過掃描電鏡(ScanningElectron Microscope，簡稱SEM)獲得纖維濾材的微觀成像，然后通過目測和統計估計纖維濾材的微觀結構參數。

然而，發明人發現現有的纖維濾材微觀結構分析方法至少存在如下技術問題：通過掃描電鏡成像，以及目測和統計估計得到的微觀結構參數具有較強的主觀性，誤差較大，不能準確地反映纖維濾材的微觀結構。

發明內容

本發明實施例提供一種纖維濾材微觀結構分析方法及設備，以克服通過掃描電鏡成像，以及目測和統計估計得到的微觀結構參數具有較強的主觀性，誤差較大，不能準確地反映纖維濾材的微觀結構的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種纖維濾材微觀結構分析方法，包括：

獲取目標纖維濾材的多個CT切片掃描圖像；

根據所述多個CT切片掃描圖像，確定所述目標纖維濾材的和孔隙空間矩陣；

根據所述纖維濾材矩陣，確定所述目標纖維濾材的纖維直徑的長度分布和滲透率；

根據所述孔隙空間矩陣，確定所述目標纖維濾材的孔隙半徑分布和喉道半徑分布；

根據所述纖維濾材矩陣，確定所述目標纖維濾材的攔截率與厚度的對應關系。

在一種可能的設計中，所述獲取目標纖維濾材的多個CT切片掃描圖像，包括：采用微米電子計算機斷層掃描CT顯微鏡掃描所述目標纖維濾材，獲得所述目標纖維濾材的多個CT切片掃描圖像。

在一種可能的設計中，所述根據所述多個CT切片掃描圖像，確定所述目標纖維濾材的纖維濾材矩陣和孔隙空間矩陣，包括：將多個CT切片掃描圖像中的纖維濾材部分和空氣部分進行分割；將分割好的多個CT切片掃描圖像疊合在一起，提取得到目標纖維濾材的纖維濾材矩陣和孔隙空間矩陣。

在一種可能的設計中，所述根據所述纖維濾材矩陣，確定所述目標纖維濾材的纖維直徑的長度分布和滲透率，包括：從所述纖維濾材矩陣中提取纖維骨架，獲得所述目標纖維濾材的纖維直徑的長度分布；在所述孔隙空間矩陣進行濾液流動模擬，獲得所述目標纖維濾材的滲透率。

在一種可能的設計中，所述根據所述孔隙空間矩陣，確定所述目標纖維濾材的孔隙半徑分布和喉道半徑分布，包括：將所述孔隙空間矩陣拆分為各自獨立的孔隙空間，根據拆分后的孔隙空間生成孔隙網絡模型；根據所述孔隙網絡模型統計孔隙半徑分布和喉道半徑分布。

在一種可能的設計中，根據所述纖維濾材矩陣，確定所述目標纖維濾材的攔截率與厚度的對應關系，包括：獲取所述目標纖維濾材沿著過濾方向上多個厚度的二維投影；確定各厚度的二維投影的面孔率為所述目標纖維濾材的攔截率，得到所述目標纖維濾材的攔截率—厚度散點圖。