動態顆粒圖像分析儀的研制

 任中京

濟南微納顆粒儀器股份有限公司

摘要:本文論證了研制動態顆粒圖像分析儀的必要性與背景, 介紹了winner100實現動態顆粒測試的方法以及技術特征。評價了動態顆粒圖像分析儀的實用價值與科學意義。

關鍵詞：動態顆粒, 圖像分析, 粒度與形狀,三維

一、問題的提出

顆粒是組成材料的基本單元, 影響材料的性能的不僅是顆粒的化學組成, 顆粒的大小與顆粒的形態對材料的性能影響巨大, 因此顆粒粒度與形態的檢測越來越受到各行業的重視。目前檢測顆粒大小和顆粒形態的方法有多種,激光粒度分析儀、沉降粒度儀、電阻法粒度亦、顆粒圖像分析技術是zui常用的技術。激光粒度分析儀、沉降粒度儀、電阻法粒度儀, 只能檢測顆粒大小, 不能檢測顆粒形狀；顆粒圖像分析技術是一種不僅可以檢測顆粒大小也可以檢測顆粒形狀對*方法, 但是由于此種技術有幾個致命的缺點限制了它的進一步發展:

1.樣品制備困難。顆粒在載玻片上很難得到充分的分散, 由于顆粒粘連使得顆粒分析的準確性大受影響；

1. 顆粒處于靜態, 非球形顆粒的取向會對測試結果造成偏離；
2. 由于顯微鏡的視場有限, 被測得顆粒數目受到很大限制, 因此取樣的代表性差, 重復性不好。

由于以上問題, 顆粒測試中急需一種性能更加*的測試裝置, 能夠獲得顆粒的準確圖像, 操作簡便, 滿足顆粒形狀和顆粒粒度分析的更高要求。

上荷蘭安米德公司、德國新帕泰克公司、德國萊馳公司均推出了同時測定顆粒粒與形狀的圖像分析儀。國內尚無此種產品, 濟南微納公司通過3年的攻關研制的winner100 顆粒圖像分析儀*此項空白。

二、動態顆粒測試的方法與技術特征

Winner100突破了傳統的顆粒圖像儀的工作模式, 采用超聲樣品分散系統分散顆粒, 高速攝像頭對動態顆粒圖像進行采集, 1微秒可以采集一幅顆粒圖像, 用計算機對圖像進行分析處理, 達到對顆粒粒度與形態進行三維同時測試的目的。其主要技術特征有：

1.*改變了手工制樣操作繁瑣的局面, 樣品制備操作非常簡單, 分散效果好；

2.采用功能強大的動態顆粒圖像分析軟件, 具有高速采樣、自動顆粒圖像處理, 實時顯示當前圖像、實時分析粒度分布、連續統計分析結果, 處理策略自行編程, 多種粒徑定義選擇, 粒度統計、形狀分析等多種功能。打印報告允許自行編輯。

3.動態測試使顆粒采樣數量無限增加, 統計結果真實可靠, 代表性好、重

復性高；

4.動態測試使顆粒不同側面得到采樣, 實現了三維測試, *消除了二維

測試的顆粒取向誤差；粒度測試結果可以與激光粒度分析儀比美。

5.winner100動態圖像分析軟件具有強大的圖像處理功能；

6.支持多種粒徑選擇和多種粒度分布, 具有多種圖像處理功能及其集成處理, 支持圖像采集間隔設定與實時顯示顆粒形貌與當時粒度分布和累計粒度分布, 記錄并顯示粒度波動圖, 可以輸出多種分析圖表, 高性能的軟件使使用者的顆粒分析工作變得十分輕松方便。

7.本成果不僅可用于實驗室顆粒分析, 也適用于顆粒在線粒度與粒形監測。

三、對杜會經濟發展和科學進步的意義

本項目突破了顯微靜態圖像分析的局限, 在國內提出動態顆粒圖像分析的概念； 由于顆粒運動中測試, 克服了二維顆粒圖像分析的弊病, 大大提高了采樣代表性, 消除了顆粒取向誤差, 使顆粒粘連問題*解決。

本項成果克服了靜態顆粒圖像儀的缺陷, 提供了一種對運動顆粒同時進行粒度與形狀分析的先進手段, 具有操作簡單, 測試范圍廣, 代表性好, 準確可靠, 直觀可視, 適用于1-6000微米的各種固體顆粒。可以廣泛應用于建材、化工、石油、金屬與非金屬、環保、輕工、國防等眾多領域的實驗室和在線顆粒粒度與形狀分析。無疑, 對于提高我國各行業顆粒測試水平和經濟發展具有重要的實用價值。

顆粒測試的基礎是顆粒的表征, 本項成果提供了一種顆粒動態測試的實用手段, 因此顆粒的三維表征問題就提到了議事日程上來, 顆粒的三維表征對顆粒學的進步與發展具有重要的意義。

顆粒形狀分析在此以前多半停留在實驗室, 沒有進入實用化,原因是缺少簡便的測試手段。Winner100研制成功有可能會使顆粒形狀分析進入實用階段, 因而對材料科學特別是顆粒材料的發展提供了一種先進實用的儀器。

參考文獻：

ISO/DIS13322-2Particle size analysis-Image analysis methods-Part 2:Dynamic image analysis methods

發表的時間：2007年10月

刊物名稱：2007年全國粉體工業技術大會論文集

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