在线激光粒度测量系统关键技术研究

论文摘要

颗粒粒度及其粒度分布是衡量产品质量和性能的重要参数。随着工业生产自动化程度的提高,对颗粒粒度分布在线监测的需求日益紧迫,同时,对测量结果真实性和稳定性的要求不断提高。由于测量速度快且对测量样品无污染等特点,使得基于光散射法的在线粒度测量技术在实时监测方面具有很大的优越性。在线激光粒度测量还需要解决连续获取样品、配置更合理的光学参数、优化数据反演算法等问题,本文针对湿法在线激光粒度测量系统关键技术进行了研究:1.研究了在线激光粒度测量的光散射机理:分析了Mie散射和Fraunhofer衍射两种光散射模型的数值求解方法;通过比较Mie散射理论和Fraunhofer衍射理论的散射光强分布规律,分别从颗粒粒径和散射角度两个方面,探讨了Fraunhofer衍射模型的适用条件,为本论文对反演算法的研究提供了理论依据。2.设计了取样分散装置:由取样管实现对生产管道中待测颗粒原产品的分点取样;由超声装置和搅拌器实现样品颗粒在介质中的充分快速分散;由三个蠕动泵分别实现样品原溶液、稀释样品溶液和蒸馏水的输送,通过测量原溶液散射光强大小判断是否需要稀释,若需要稀释,进而确定稀释比例。3.优化了光学系统参数:分析了扩束准直系统中针孔尺寸的合理选择;研究了傅里叶透镜焦距与测量范围的关系;为避免渐晕现象影响在线激光粒度测量结果,推导了样品池到傅里叶透镜的最大距离;采用线阵CCD与矩形渐变中性衰减片相组合的方式接收测量样品的散射光,扩大了线阵CCD的动态范围。4.研究了基于Fraunhofer衍射理论的Chin-Shifrin积分变换颗粒粒度反演算法:针对该算法角度参数的选取问题,分别分析了角度截断误差和光强近似误差对算法反演结果的影响,确定了角度参数的优化选取准则,并通过与不同的角度选取准则进行比较、采用优化选取准则确定角度参数反演不同颗粒粒度分布,以及结合线阵CCD特点确定优化选取准则的实用性三个方面验证了优化选取准则的性能,根据角度截断误差和光强理论误差对反演精度影响的平衡关系,确定了最佳散射光的选取范围。本文设计了湿法取样分散装置、优化了光学系统参数、改进了Chin-Shifrin积分变换反演算法,完成了在线激光粒度测量系统的设计,能够满足在线激光粒度测量的需求。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王文静

导师: 刘伟,John C.Thomas

关键词: 静态光散射,在线颗粒粒度测量,积分变换算法,线阵

来源: 山东理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,有机化工,无线电电子学

单位: 山东理工大学

基金: 山东省重点研发计划项目:基于线阵CCD探测器的粉体在线激光粒度仪的研制(2018GGX101049)

分类号: TQ014;TN24

DOI: 10.27276/d.cnki.gsdgc.2019.000227

总页数: 69

文件大小: 5520K

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