本发明专利技术提供了探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，包括：支撑单元，包括支撑座和两个筒状的壳体，两个壳体的轴线同轴设置，两个壳体沿其轴线的方向可移动地穿设在支撑座上；光路系统发射单元，包括激光器以及沿激光发射方向依次设置的滤光片、衰减片、扩束器以及光阑；以及散射信号接收单元，包括沿激光发射方向依次设置的接收透镜和图像传感器。在本发明专利技术中，因为本发明专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试装置中仅通过一个支撑座和两个壳体便完成了基础框架的组装，所以解决了现有仪器笨重、体积庞大、移动不便的缺点，从而提高了本发明专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试装置在实际使用过程中的工作效果。中的工作效果。中的工作效果。
【技术实现步骤摘要】
一种探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及颗粒粒径测量
，具体涉及一种探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]颗粒度测量技术是指对离散状态下颗粒的粒度大小和浓度进行测量，例如在对煤粉进行颗粒度测量后，煤粉粒度的大小和浓度会对锅炉燃烧的效率及电厂的安全运行造成影响，对乳液进行颗粒度测量后，乳液的微观结构、粒度大小和分布会影响其稳定性和化学性能，对大气颗粒物进行颗粒度测量后，其的粒度分布会对保护生态环境和人类健康的研究造成影响，所以颗粒度测量技术在工业生产、食品、医疗以及环境保护等方面的应用十分广泛。
[0003]现有对颗粒度测量的方法包括筛分法、显微镜法、全息照相法、电感应法、沉降法等，其基本原理是基于颗粒的光学图像进行成像和放大倍率的换算来获得颗粒的粒径和形貌特征。但是现有的各种观测方法，在观察中需要大量的人工操作，自动化程度低。并且传统激光粒度仪仪器具有笨重、体积庞大、移动不便、只能对测试对象进行取样测量等缺点，具有局限性。
技术实现思路
[0004]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法。
[0005]本专利技术提供了一种探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，用于结合图像处理技术和非独立模式差分进化算法表征颗粒粒度，具有这样的特征，包括：支撑单元，包括支撑座和两个筒状的壳体，两个壳体的轴线同轴设置，两个壳体沿其轴线的方向可移动地穿设在支撑座上；光路系统发射单元，设置于一壳体内，包括激光器以及沿激光发射方向依次设置的滤光片、衰减片、扩束器以及光阑；以及散射信号接收单元，设置于另一壳体内，包括沿激光发射方向依次设置的接收透镜和图像传感器。
[0006]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法中，还能够具有这样的特征：支撑单元还包括安装在每个壳体两端的安装座和安装在每个壳体内的多根支撑杆，多根支撑杆沿壳体的轴线周向布置于对应的壳体内，接收透镜安装在另一壳体靠近光阑的安装座上。
[0007]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法中，还能够具有这样的特征：激光器、滤光片、衰减片、扩束器以及光阑沿壳体轴线的方向可移动地设置在对应壳体内的多根支撑杆上，图像传感器沿壳体轴线的方向可移动地设置在对应壳体内的多根支撑杆上。
[0008]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法中，还能够具有这样的特征：每个壳体内的多根支撑杆中，至少有两根支撑杆为空心管状结构，其中一根为
空心管状结构的支撑杆用于供光路系统发射单元和散射信号接收单元中各部件之间电连接走线。
[0009]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法中，还能够具有这样的特征：图像传感器为CCD图像传感器，CCD图像传感器的分环数目为30～50环。
[0010]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法中，还能够具有这样的特征，还包括：两个光路系统保护单元，分别与两个壳体对应设置，每个光路系统保护单元均包括吹气件和气源，吹气件与气源连通，吹气件设于对应的壳体内，吹气件用于对两个壳体位于支撑座内的一端的前方进行吹气。
[0011]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置及测试方法中，还能够具有这样的特征：吹气件设于对应壳体中为空心管状结构的另一根支撑杆内，且吹气件的一端伸出该支撑杆位于支撑座内，吹气件的一端上设有吹气口。
[0012]本专利技术还提供了一种探针式图像光散射颗粒粒度测试方法，具有这样的特征，包括以下步骤：
[0013]S1、由上述任一项探针式图像光散射颗粒粒度测试装置得到颗粒散射图像；
[0014]S2、对颗粒散射图像进行滤波去噪、图像二值化、形态学处理以及边缘检测处理，得到散斑边缘像素点的位置坐标；
[0015]S3、采用最小二乘法对散斑边缘像素点的位置坐标进行计算，得到散射信号光环的中心坐标，从而得到图像传感器各环上散射光能分布；
[0016]S4、采用非独立模式差分进化反演算法对图像传感器各环上散射光能分布进行计算，得到最优解的特征尺寸参数和分布参数，从而得到光散射颗粒粒度的分布。
[0017]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试方法中，还能够具有这样的特征：S3中采用最小二乘法对散斑边缘像素点的位置坐标进行计算的过程是：
[0018]通过圆的标准方程得到：
[0019][0020]计算散斑边缘像素点到圆心的距离为：
[0021][0022]求取残差：
[0023][0024]得到残差平方和函数为：
[0025][0026]求取其极值点：
[0027][0028]即：
[0029][0030]解方程组，并令
[0031][0032]得到：
[0033][0034][0035]式中：N为边缘检测得到边界点的个数，X
i
、Y
i
为散斑边缘像素点的横向和纵向坐标位置，X、Y为各边界点的横向和纵向坐标位置，A、B为圆心的横向和纵向坐标位置，即为散射信号光环中心坐标，确定散射信号光环中心坐标即可获取各环上散射光能分布。
[0036]在本专利技术提供的探针式图像光散射颗粒粒度测试方法中，还能够具有这样的特征：S4中采用非独立模式差分进化反演算法对图像传感器各环上散射光能分布进行计算的过程是：
[0037]在解向量空间内对初始种群进行随机初始化，种群内两个随机个体差分向量经加权后与种群内相异个体相加产生新变异个体，其与非变异个体交叉产生试验向量，根据目标向量和试验向量的适应度值来确定最优个体并获最优解；
[0038]按以上步骤进行差分进化循环操作，到满足设定的迭代次数后将其终止，以此找到特征尺寸参数和分布参数K的最优解，从而求得颗粒粒度分布W。
[0039]专利技术的作用与效果
[0040]根据本专利技术所涉及的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，因为光路系统发射单元和散射信号接收单元分别设于两个壳体内，且两个壳体的轴线同轴设置，所以本专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试装置解决了在进行颗粒度测量时，光路对中调试困难的问题，并且外壳还能够起到防止外界杂散光干扰粒度测量的作用。又因为本专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试装置中仅通过一个支撑座和两个壳体便完成了基础框架的组装，所以解决了现有仪器笨重、体积庞大、移动不便的缺点，从而提高了本专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试装置在实际使用过程中的工作效果。
[0041]根据本专利技术所涉及的探针式图像光散射颗粒粒度测试方法，因为结合图像处理技
术在对本专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试装置所获取的颗粒散射图像进行处理后，能够得到散斑边缘像素点的位置坐标，然后本专利技术探针式图像光散射颗粒粒度测试方法采用最小二乘法对散斑边缘像素点的位置坐标进行计算，能够得到散射信号光环的中心坐标，从而得到图像传感器各环上散射光能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，用于结合图像处理技术和非独立模式差分进化算法表征颗粒粒度，其特征在于，包括：支撑单元，包括支撑座和两个筒状的壳体，两个所述壳体的轴线同轴设置，两个所述壳体沿其轴线的方向可移动地穿设在所述支撑座上；光路系统发射单元，设置于一所述壳体内，包括激光器以及沿激光发射方向依次设置的滤光片、衰减片、扩束器以及光阑；以及散射信号接收单元，设置于另一所述壳体内，包括沿激光发射方向依次设置的接收透镜和图像传感器。2.根据权利要求1所述的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，其特征在于：其中，所述支撑单元还包括安装在每个所述壳体两端的安装座和安装在每个所述壳体内的多根支撑杆，多根所述支撑杆沿所述壳体的轴线周向布置于对应的所述壳体内，所述接收透镜可拆卸地设于另一所述壳体靠近所述光阑的所述安装座上。3.根据权利要求2所述的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，其特征在于：其中，所述激光器、所述滤光片、所述衰减片、所述扩束器以及所述光阑沿所述壳体轴线的方向可移动地设置在对应所述壳体内的多根所述支撑杆上，所述图像传感器沿所述壳体轴线的方向可移动地设置在对应所述壳体内的多根所述支撑杆上。4.根据权利要求2所述的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，其特征在于：其中，每个所述壳体内的多根所述支撑杆中，至少有两根所述支撑杆为空心管状结构，其中一根为空心管状结构的所述支撑杆用于供所述光路系统发射单元和所述散射信号接收单元中各部件之间电连接走线。5.根据权利要求1所述的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，其特征在于：其中，所述图像传感器为CCD图像传感器，所述CCD图像传感器的分环数目为30～50环。6.根据权利要求1～5所述的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，其特征在于，还包括：两个光路系统保护单元，分别与两个所述壳体对应设置，每个所述光路系统保护单元均包括吹气件和气源，所述吹气件与所述气源连通，所述吹气件设于对应的所述壳体内，所述吹气件用于对两个所述壳体位于所述支撑座内的一端的前方进行吹气。7.根据权利要求6所述的探针式图像光散射颗粒粒度测试装置，其特征在于：其中，所述吹气件设...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏明旭，孙存金，熊兵，蒙正猛，田昌，肖新宇，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。