CN2285468Y - 图像沉降法测量颗粒粒度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是粉体技术或颗粒技术领域里利用图像沉降法测量颗粒粒度的装置,该装置在光源的正前方安装一个产生平行光的凸透镜,由原来的一个光电传感器,发展成由1024－4096个光电二极管图像传感器,经信号放大电路和A/D图像板及计算机处理,能够解决测量颗粒粒度时测量范围窄,测量时间长、以及测量装置复杂和不可靠的缺陷,由于本装置采用图像技术测量颗粒的沉降高度或沉降距离,绝对误差小于0.03mm。
Description
本实用新型所属的技术领域为粉体技术或颗粒测量技术。
颗粒的粒度和粒度分布是颗粒和粉末材料的重要参数。美国专利3,449,567公开报导了利用光沉降法测量颗粒度和粒度分布。该法的基本原理是测量光束通过颗粒悬浮液的消光强度随时间的变化，根据沉降理论计算颗粒的当量直径。该法采用的光源可为可见光、激光或X射线；采用的力场可为重力场或离心力场。该法具有分辨率高、精确度好等优点。根据该原理生产的测量颗粒粒度的装置有美国麦克公司，采用X射线和重力场原理的Sedigraph 5100，美国布鲁克海文公司，采用X射线和离心力场原理的BI-XDC，以及日本清新公司，采用可见光和重力场及离心力场的SK-2000粒度仪等。但这些测量装置均采用一个光电传感器将光强度转变成电信号，不能同时获得悬浮液表面以下不同沉降高度处的消光强度变化。尽管有的仪器装置附加了移动沉降槽的机械装置，但由于颗粒样品的粒度范围不同，所以测量时间较长。同时，机械移动装置增加了仪器的复杂性和不可靠性，对于给定的颗粒样品，在测量过程中判断何时才是测量的终点，对于快速测量极其重要。
本实用新型的目的在于解决在颗粒粒度测量存在的测量时间长、测量装置复杂和不可靠的缺陷，研制出一种既能测量悬浮液表面以下的沉降高度，又能同时测量各处高度消光强度的变化，并取消机械移动装置，提高仪器可靠性的快速测量颗粒粒度的装置。
本实用新型在光沉降法的基础上，采用图像技术测量通过沉降池的消光强度，装置的原理由图1示出。白炽灯光线经凸透镜成为平行光，在凸透镜与盛悬浮液的透明容器，即，沉降槽或离心圆盘之间有一带有狭缝的隔板或隔栅，光线经狭缝或隔栅照在盛有颗粒悬浮液的容器上，透过光照射在产生电信号的图像传感器，使光强转变成电信号，并通过电路放大，信号放大电路分别与图像传感器和A/D图像板连接，A/D图像板将电信号数字化，由计算机将数字化的光强值存储在计算机的内存中。
根据透过光的光强随时间的变化以及颗粒沉降理论，如重力场中的斯托克斯定律，即可得到颗粒的粒度和粒度分布。颗粒的累计百分数可由Lambert-Beer定律计算。
本实用新型首先采用高速、自扫描、电耦合光电二极管阵列(CCPD)。具有1024-4096个光电二极管的图像传感器测量透光强度，能接收可见光、激光或X光；可直接得到颗粒沉降过程中沿沉降高度的消光图像，并在监视器上显示消光图像随时间的变化。本发明采用线性图像传感器，得到的消光图像各点均有消光强度值，即灰度值。
由于本实用新型直接测量了消光图像，所以可以清楚地了解颗粒沉降高度颗粒浓度的变化。随着沉降过程的进行，靠近悬浮液表面处的颗粒首先离开这一区域，因此这里的消光强度增加得最快。当此处消光强度趋于一稳定值时，说明小颗粒已基本沉降完毕，测量可以结束。此时在此区域以下还有很多颗粒仍然在沉降之中。
本实用新型测量省时的关键在于不需要全部颗粒都沉降到光电传感器以下才停止测量，而仅当小颗粒刚刚沉降离开悬浮表面区，即可结束测量。
表1列出3种仪器测量4.5μm碳化硅粉末所需的时间。这3种仪器分别是：根据本实用新型制造的Sedimage 1000粒度仪，美国麦克公司生产的Sedigraph 5100和布鲁克海文公司生产的BI-XDC。3种仪器的测量时间分别为：5分钟，28分钟和20分钟。本仪器将测量时间缩短约1/5。
表1.3种仪器测量结果的比较仪器名称 材料 中位径(μm) 测量时间(分)Sedigraph 5100 SiC 4.5 28BI-XDC SiC 4.5 20Sedimage 1000 SiC 4.5 5
此外，本装置采用图像技术测量颗粒的沉降高度或沉降距离，绝对误差小于0.03mm，比目前国外同类仪器精确。
图1.本实用新型制造的Sedimage 1000粒度仪的原理图
1.透镜 2.狭缝或隔栅 3.盛悬浮液容器 4.图像传感器
5.信号放大电路 6.A/D系统 7.计算机 8.光电传感器
图2.Sedimage 1000对碳化硅粉末3次测量的结果。
图3.本装置测量结果与标准数据的比较，颗粒为玻璃珠。
-代表本装置Sedimage 1000的结果
0代表标准玻璃珠的数据
实施例(1)应用本实用新型制造的Sedimage 1000粒度仪，采用可见光和重力场对碳化硅(SiC)粉末进行3次粒度测量，如图2所示，相对误差小于2％，仪器的重复性令人满意。
实施例(2)图3示出应用Sedimage 1000粒度仪与玻璃珠标准数据进行比较，结果很接近。说明本方法可以在实际测量中应用。
Claims (4)
1.一种测量颗粒粒度的装置，包括光源，悬浮液沉降容器，传感器，信号放大电路和计算机，其特征在于在光源的正前方安装一个产生平行光的凸透镜，在凸透镜与盛悬浮液的透明容器间有一带有狭缝的隔板或隔栅，光透过容器照射在产生电信号的图像传感器，经信号放大电路和图像传感器连结的是A/D图像板和计算机。
2.根据权利要求1所述的测量颗粒粒度的装置，其特征在于所述的图像传感器为具有1024-4096个光电二极管的图像传感器。
3.根据权利要求1所述的测量颗粒粒度的装置，其特征在于所述的图像传感器能接收可见光、激光或X光。
4.根据权利要求1所述的测量颗粒粒度的装置，其特征在于所述的盛悬浮液的容器为沉降槽或离心圆盘。
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| CN 96218957 CN2285468Y (zh) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 图像沉降法测量颗粒粒度的装置 |
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