顯微顆粒圖象儀在粉體形貌測(cè)試中的應(yīng)用

鄭少筠

一、前言

粉體顆粒的形貌諸如粒度、辨識(shí)度等對(duì)粉體的性能有著重要的影響。一般情況下，粉體的形貌特性對(duì)粉體所形成材料的流動(dòng)性和強(qiáng)度都有一定的影響。近年來，粉體形貌研究已成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，相關(guān)測(cè)試方法也有很多，如篩分析法、顯微鏡法、光散射法、電傳感法、氣體吸附法和激光粒度法等等，但是這些傳統(tǒng)的方法不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在數(shù)據(jù)的采集和處理上也同樣存在著困難。顯微顆粒圖象儀借助計(jì)算機(jī)分析的特殊功能，能夠同時(shí)測(cè)量顆粒群的多種形貌信息，有效的解決了測(cè)量上費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題。

二、顯微顆粒圖象儀原理

顯微顆粒圖象儀技術(shù)就是通過光學(xué)元件獲取所攝景物光信號(hào)， 然后光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)， 再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換， 將電信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)， 最終形成數(shù)字圖像的一門技術(shù)。在粉料測(cè)試中，顯微顆粒圖象儀技術(shù)主要是通過數(shù)字成像顆粒分析儀完成。顯微顆粒圖象儀技術(shù)在粉料顆粒測(cè)試中起著至關(guān)重要的作用，它在使用過程中能夠幫助我們直觀的了解我們所需的信息。

針對(duì)粉料測(cè)試實(shí)驗(yàn)，顯微顆粒圖象儀技術(shù)主要作用有：1）實(shí)驗(yàn)中主要使用數(shù)字成像顆粒分析儀對(duì)粉料進(jìn)行粒度分布測(cè)試，與篩分法這種測(cè)試方法比較，使用數(shù)字成像顆粒分析儀的效果好些。而且，在使用過程中，由于顯微顆粒圖象技術(shù)具有較高的自動(dòng)化程度，使得工作量大大降低，實(shí)驗(yàn)效率也得到較為顯著的提高；2） 顯微顆粒圖象分析儀在進(jìn)行測(cè)試粉料粒度分布的同時(shí)，可以獲得每一顆粒的球形度數(shù)據(jù)；3） 顯微顆粒圖象技術(shù)可以直觀的表達(dá)我們所需粉料顆粒的信息，通過顯微顆粒圖象分析儀呈現(xiàn)的顆粒照片，可對(duì)顆粒的形狀有簡單直觀的了解。

三、顯微顆粒圖象儀技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.顯微顆粒圖象儀技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

避免了用顯微鏡直接觀察而產(chǎn)生的弊端，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的直觀性：1）實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果直接顯示在電腦屏幕上， 擴(kuò)大了視覺范圍， 將實(shí)驗(yàn)演示更加形象直觀化；2）實(shí)驗(yàn)者可以通過電腦屏幕同步觀察到在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣就可以消除了之前對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果只有理論沒有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的猜測(cè)心理；3）這個(gè)技術(shù)應(yīng)用過程中，是通過攝像頭觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的，這種代替眼睛觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法， 可以起到保護(hù)實(shí)驗(yàn)者眼睛的作用。

顯微顆粒圖象儀技術(shù)在使用過程中所成像的保存形式是和其他技術(shù)的保存形式不同的，數(shù)字成像所成的像是以數(shù)值的形式來保存的， 實(shí)驗(yàn)者可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求， 利用它先進(jìn)的影像控制技術(shù)， 可以在很大程度上使圖像的清晰度提高；測(cè)幾何距離時(shí)主要使用數(shù)字成像技術(shù)中數(shù)字圖像的方法，這種方法重復(fù)性較好，能滿足實(shí)驗(yàn)要求。但是需要注意的是：由于可以在圖像上直接測(cè)量，不需要使用傳統(tǒng)辦法進(jìn)行測(cè)量，這樣便可以避免了實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的回程誤差。

2.顯微顆粒圖象儀技術(shù)應(yīng)用的缺點(diǎn)

數(shù)字成像技術(shù)雖然能夠直觀的反映粉料可以的形狀特點(diǎn)，但是粉料顆粒表面的具體數(shù)值卻不能夠直接體現(xiàn)出來，測(cè)試過程中的速度不夠理想，需改進(jìn)。

四、顯微顆粒圖象儀在粉體測(cè)試中的應(yīng)用

1.在粉體粒度測(cè)試中的應(yīng)用

粉體粒度，即粉體顆粒的大小，通常球體顆粒的粒度用直徑表示，立方體顆粒的粒度用邊長表示。對(duì)不規(guī)則的礦物顆粒，可將與礦物顆粒有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的等效直徑。粒度測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)在于顆粒的分散。在選擇分散介質(zhì)時(shí)既要考慮供試樣品的質(zhì)地特征，又要兼顧樣品的化學(xué)性質(zhì)。

學(xué)者曾采用Winner99顯微顆粒圖像分析儀對(duì)黃芪微粉的粒度進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)顯示，黃芪微粉加分散介質(zhì)正辛醇分散， 可以得到分散較好的待測(cè)物。分散好的顆粒懸浮液應(yīng)立即進(jìn)行測(cè)試， 不可放置太久， 否則已分散的顆粒會(huì)再次團(tuán)聚。

結(jié)果顯示W(wǎng)inner99 顯微顆粒圖像分析系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)粒度物質(zhì)， 其精密度和重現(xiàn)性RSD 均在3%以內(nèi)， 以Dp、D50、Xnl為參數(shù)， 測(cè)試黃芪微粉其精密度和重現(xiàn)性的RSD 分別為12.36%、3.48%、6.55%。

2.在粉體辨識(shí)度測(cè)試中的應(yīng)用

顯微顆粒圖象儀對(duì)一般粉體形貌的圖像處理過程就是把特征物（如某粉體）標(biāo)識(shí)出來以備其進(jìn)行數(shù)學(xué)分析的過程。在獲取圖像后，可通過卷積法和直方圖均衡對(duì)比等圖像處理方法來增強(qiáng)特征物與背景的灰度值對(duì)比度，以提高目標(biāo)的辨識(shí)程度。之后對(duì)特征物和背景進(jìn)行二值化處理得到特征物圖像。比較顯然，二值化后的圖像對(duì)比度要好的多。然后對(duì)二值化后的圖象再進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉?，就可以得到比較精確的數(shù)據(jù)了。

3.在粉體夾雜物測(cè)試中的應(yīng)用

應(yīng)用圖像分析儀分析非金屬夾雜物級(jí)別，能夠測(cè)定非金屬夾雜物的數(shù)量、尺寸，直接測(cè)量同一個(gè)視場內(nèi)多個(gè)夾雜物的總長度，還可以測(cè)量夾雜物的寬度以確定其是否為超寬夾雜物。

五、 結(jié)束語

在實(shí)驗(yàn)中，顯微顆粒圖象儀技術(shù)的應(yīng)用效果非常不錯(cuò)，它的應(yīng)用大大提高了實(shí)驗(yàn)的效率，與實(shí)驗(yàn)中采用的傳統(tǒng)技術(shù)有了較為明顯的差別，在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，將現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，完美的體現(xiàn)了他們結(jié)合的優(yōu)越性，也更加開闊了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)者的視野。先進(jìn)技術(shù)存在大量有點(diǎn)的同時(shí)也存在一些不足，需要在以后的實(shí)踐中進(jìn)行不斷的改進(jìn)。

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