JP2019082388A - 気孔率推定方法及び気孔率推定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、X線CT(Computed Tomography)装置を用いて測定対象物のCT画像を取得し、このCT画像のCT値に基づいて、測定対象物の気孔率(特に、後述する微細気孔率)を推定するものである。
図1は、X線CT装置の概略図を示す。X線CT装置10は、X線源11及び検出器12を有しており、X線源11及び検出器12の間に測定対象物Oが配置される。X線源11から射出されたX線は、測定対象物Oの内部を透過して検出器12に到達する。
測定対象物Oの微細気孔率εXFは、固体参照試料のCT画像から得られるCT値(後述する固体CT値CT1)と、参照気体のCT画像から得られるCT値(後述する気体CT値CT0)とに基づいて算出される。以下、具体的に説明する。
画素領域R毎に微細気孔率εXFを算出すれば、固体領域Sのすべての画素領域Rの微細気孔率εXFの平均値εXF_aveを算出できる。この平均値εXF_aveは、測定対象物Oの固体領域S(図2参照)の微細気孔率(固体基準の微細気孔率)とみなすことができる。平均値εXF_aveは、例えば、下記式(2)に基づいて算出することができる。
一方、測定対象物Oの粗大気孔率εXLについては、下記式(3)に基づいて算出することができる。
本発明の実施形態2について説明する。本実施形態では、測定対象物Oを構成する複数の化学成分の真密度を考慮して、微細気孔率εXFを算出している。以下、本実施形態について、実施形態1と異なる点を主に説明する。
本実施例では、上述した実施形態1で説明した方法に基づいて、微細気孔率(代表値)εXF及び粗大気孔率εXLを算出した。以下、実験方法について説明する。
・加熱時のLPGの流量:75[NL/min]
・加熱時の空気の流量:2300[NL/min]
・加熱時間:60[sec]
・加熱から焼成終了までの風箱内の負圧(一定):10.8[kPa]
実施例1で用いられた原料に含まれる5つの主要な化学成分(Fe2O3,FeO,CaO,SiO2,Al2O3)について、各化学成分の配合割合[重量%]を測定した。この測定結果を下記表3に示す。下記表3には、各化学成分の真密度[g/cm3]も示している。また、下記表3には、各化学成分の配合割合に基づいて、化学成分の真密度を加重平均した値(上述した平均真密度da)も示している。
固体参照試料を用いず、焼結鉱(測定対象物O)の化学成分から密度を推定し、密度とCT値との対応関係に基づいて焼結鉱の微細気孔率を推定するとき、化学成分がCT値に与える影響について、以下に考察する。
12b:光電変換素子、20:演算装置、30:ディスプレイ、O:測定対象物、
R:一画素、S:固体領域(微細気孔を含む)、U:固体領域の内部に存在する空洞、
V:固体領域を取り囲む気体領域、Is:CT画像
Claims (9)
- 多孔質の測定対象物において、前記測定対象物のX線CT画像を構成する1つの画素領域内で前記測定対象物の固体部分とともに存在する微細気孔が占める割合である微細気孔率を推定する方法であって、
前記測定対象物及び気体を含むX線CT画像におけるCT値のヒストグラムに基づいて、極小値を示すCT値である基準CT値を特定し、
前記測定対象物のX線CT画像を構成する複数の画素領域のうち、前記基準CT値よりも大きいCT値を示す対象画素領域について、固体のX線CT画像におけるCT値のヒストグラムにおいてピークを示すCT値である固体CT値に対応する気孔率を0%とし、気体のX線CT画像におけるCT値のヒストグラムにおいてピークを示すCT値である気体CT値に対応する気孔率を100%としたときのCT値及び気孔率の対応関係を示す一次関数に基づいて、前記各対象画素領域のCT値に対応する気孔率を算出し、
複数の前記対象画素領域における気孔率の代表値を前記微細気孔率として推定する、
ことを特徴とする気孔率推定方法。 - 前記固体は、前記測定対象物とは異なる固体参照試料であり、
前記固体参照試料のX線CT画像におけるCT値のヒストグラムに基づいて、前記固体CT値を特定し、
前記気体のX線CT画像におけるCT値のヒストグラムに基づいて、前記気体CT値を特定し、
前記一次関数は、下記式(I)によって表される、
ことを特徴とする請求項1に記載の気孔率推定方法。 - 前記測定対象物は、焼結用原料、シンターケーキ又は焼結鉱であり、
前記固体参照試料の真密度が4.74〜5.74g/cm3であることを特徴とする請求項2に記載の気孔率推定方法。 - 前記固体参照試料は、ヘマタイト粒又は合金であることを特徴とする請求項3に記載の気孔率推定方法。
- 前記気体は、前記測定対象物の内部に存在する気体であり、
前記測定対象物は、複数の化学成分によって構成されており、
前記一次関数は、下記式(II)によって表される、
- 前記測定対象物は、焼結用原料、シンターケーキ又は焼結鉱であることを特徴とする請求項5に記載の気孔率推定方法。
- 前記測定対象物のX線CT画像において、前記測定対象物の輪郭で囲まれた領域内に存在するすべての画素の総数に対する、前記基準CT値以下であるCT値を示す画素の総数の割合を、前記測定対象物において、前記1つの画素領域内の全体に存在する粗大気孔が占める割合である粗大気孔率として推定することを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の気孔率推定方法。
- 前記粗大気孔率及び前記微細気孔率の合計値を、前記測定対象物の全体の気孔率として推定することを特徴とする請求項7に記載の気孔率推定方法。
- 多孔質の測定対象物において、前記測定対象物のX線CT画像を構成する1つの画素領域内で前記測定対象物の固体部分とともに存在する微細気孔が占める割合である微細気孔率を推定する装置であって、
前記微細気孔率を推定する演算部は、
前記測定対象物及び気体を含むX線CT画像におけるCT値のヒストグラムに基づいて、極小値を示すCT値である基準CT値を特定し、
前記測定対象物のX線CT画像を構成する複数の画素領域のうち、前記基準CT値よりも大きいCT値を示す対象画素領域について、固体のX線CT画像におけるCT値のヒストグラムにおいてピークを示すCT値である固体CT値に対応する気孔率を0%とし、気体のX線CT画像におけるCT値のヒストグラムにおいてピークを示すCT値である気体CT値に対応する気孔率を100%としたときのCT値及び気孔率の対応関係を示す一次関数に基づいて、前記各対象画素領域のCT値に対応する気孔率を算出し、
複数の前記対象画素領域における気孔率の代表値を前記微細気孔率として推定する、
ことを特徴とする気孔率推定装置。
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