[發(fā)明專利]一種基于Mie氏散射理論的顆粒粒度測(cè)量設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010548966.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN111650100A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼東學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N15/02
• 分類號(hào): G01N15/02;G01N21/03;G01N21/11;G01N21/49
• 代理公司: 鄭州豫原知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41176
• 代理人: 李天麗

本發(fā)明公開了一種基于Mie氏散射理論的顆粒粒度測(cè)量設(shè)備，具體涉及顆粒粒度測(cè)量方法領(lǐng)域，包括平行光產(chǎn)生模塊、樣品分散模塊、光散射采集模塊、電控二維導(dǎo)臺(tái)和數(shù)據(jù)處理模塊；平行光產(chǎn)生模塊、樣品分散模塊和光散射采集模塊從左到右呈一字型分布。本發(fā)明采用面陣CCD作為接收器件，獲取艾里斑圖像，提取其位置信息，實(shí)現(xiàn)圖像引導(dǎo)對(duì)中，并求取對(duì)中修正參數(shù)，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，通過設(shè)計(jì)二維導(dǎo)臺(tái)控制面陣CCD位置，拍攝不同位置的多幅圖像，且利用圖像拼接技術(shù)，采集大角度光散射能量圖，利用圖像處理方法，動(dòng)態(tài)劃分散射角，提高粒度測(cè)量的分辨率，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，改進(jìn)傳統(tǒng)反演算法，提高算法的精確度、速度和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及顆粒粒度測(cè)量方法領(lǐng)域，具體涉及一種基于Mie氏散射理論的顆粒粒度測(cè)量設(shè)備。

背景技術(shù)

顆粒就是具有特定幾何形狀，范圍在毫米到納米之間的粒子，如生活中經(jīng)常見到的粉末狀物質(zhì)，空氣中霧滴以及水中的氣泡，這些都可以稱作顆粒。通常，我們把顆粒的尺寸定義為顆粒的粒度。顆粒群中，不同尺寸的顆粒在總顆粒群中占的百分比定義為顆粒的粒度分布。

在材料產(chǎn)業(yè)中，很多固體產(chǎn)品都是以粉體狀態(tài)存在的。顆粒粒度的大小及分布是決定粉體特性的重要參數(shù)。如水泥凝結(jié)時(shí)間及最終強(qiáng)度和水泥的粒度有很大關(guān)系；催化劑的催化效果與其粒度息息相關(guān)；涂料的涂飾效果及表面光澤受涂料粒度影響；藥物的吸收率與療效與藥物的粒度相關(guān)；礦物填料制品的質(zhì)量與性能同樣受到其粒度的影響等。由此可見，顆粒的粒度測(cè)量在各個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)了很重要的位置，因此，如何有效的測(cè)量和控制顆粒的粒度具有非常深遠(yuǎn)的意義。

國(guó)內(nèi)外測(cè)量顆粒粒度的方法有顯微鏡法、篩分法、電阻法、沉降法、重量法、超聲法、濁度法和光散射法等。其中光散射法具有非接觸測(cè)量，不干擾被測(cè)對(duì)象狀態(tài)，測(cè)量時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，光散射法是目前應(yīng)用最為普遍的一種測(cè)量方法。

國(guó)外激光粒度測(cè)試技術(shù)發(fā)展比較早，也比較快，開發(fā)生產(chǎn)了許多相關(guān)產(chǎn)品。具有代表性的公司有：美國(guó)的庫(kù)爾特，德國(guó)的SYMIPATEC GmbH，英國(guó)的馬爾文等公司。近年來，研究工作者想盡各種辦法擴(kuò)寬粒度的測(cè)量范圍，他們采用的主要方法是基于米氏理論與夫瑯和費(fèi)衍射理論，選取多個(gè)探測(cè)器，在不同的角度接收散射光信息，達(dá)到延伸測(cè)試范圍的目的。其中有較大影響力的有如下幾個(gè)公司的產(chǎn)品。

1.美國(guó)的庫(kù)爾特(Coulter)公司開發(fā)生產(chǎn)的粒度儀，基于夫瑯和費(fèi)和Mie 氏散射理論，以固體半導(dǎo)體激光器作為光源，采用雙鏡頭技術(shù)，降低了測(cè)量下限。內(nèi)部有132塊檢測(cè)器，能夠精確接收來自各個(gè)方向的光信號(hào)。

2.法國(guó)西拉思(Cilas)公司開發(fā)的粒度儀，光源采用的是半導(dǎo)體激光器和光纖激光器。可與CCD圖像控制器相連，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

3.德國(guó)的新巴太庫(kù)(Sympatec)開發(fā)的粒度儀，它是基于夫瑯和費(fèi)原理，內(nèi)置了31個(gè)傳感器，采用氦光源作為光源，干法測(cè)試是其獨(dú)特技術(shù)，樣品用量少，儀器重復(fù)性好。

20世紀(jì)80年代后期，我國(guó)著手于激光粒度儀的研發(fā)。早期的粒度儀主要為沉降式，其原理是粉塵顆粒在沉降過程中，會(huì)發(fā)生分級(jí)的現(xiàn)象，這類粒度儀有很多缺陷，所以商品化的粒度儀主要靠進(jìn)口。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的激光粒度測(cè)試技術(shù)發(fā)展迅速，粒度儀的性能不斷完善，動(dòng)態(tài)范圍越來越寬，頗具代表性的主要有：珠海的“歐美克”、丹東的“百特”、濟(jì)南“微納”、四川成都的“精新”等產(chǎn)品。

我國(guó)的激光粒度儀市場(chǎng)發(fā)展迅速，前景十分樂觀。市場(chǎng)需求穩(wěn)定，需求量大，并且具有活力，為國(guó)產(chǎn)粒度儀的研制提供了良好的動(dòng)力。然而，與國(guó)外粒度儀產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)粒度儀還有一些差距，主要表現(xiàn)在測(cè)試范圍、測(cè)量精度、測(cè)量重復(fù)性、儀器的分辨率以及可靠性等方面。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于Mie氏散射理論的顆粒粒度測(cè)量設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中由于國(guó)內(nèi)粒度儀測(cè)試范圍、測(cè)量精度、測(cè)量重復(fù)性、儀器的分辨率以及可靠性較弱的問題。