Введение к работе
Актуальность работы. Геометрические характеристики дисперсных систем иотся важнейшими исходными, промежуточными и. во многих случаях, конечны-гараметрами качества объектов переработки в химической, химико - фармацевти-:ой. пищевой, энергетической и ряде других отраслей промышленности.
Большинство используемых в настоящее время стандартизованных методов :деления параметров дисперсных сред основаны, как правило, на измерении инте-іьньїх характеристик: массовых долях рассева на ситах, удельной поверхности. їстости насыпных сдоев, седиментационяом распределении и.т.д.
Однако ряд определяющих свойств материалов (особенно высокоиаполнен-дисперсных систем), характеристики технологических процессов, в значительной епи определяются распределением частиц по размерам, их анизометрпей и пр. В оящее время отсутствуют приборы и системы дисперсиоігаого анализа многофаз-полндисперсных сред, позволяющие производить измерения с достаточной для еменных производств точностью непосредственно в объемах технологических ратов или транспортных коммуникаций. Особенно остро проблема ощуіцается в ста потенциально опасных технологий специальных систем и материалов. В дан-области разработка методов автоматизированного дистанционного контроля и ностикя дисперсных сред, систем и материалов, позволяющих определять как ин-альные. так и дифференциальные характеристики, особенно актуальна.
Цель п задачи работы. Цель работы заключается в разработке высокоточно-юрудоваши для исследования геометрігческих характеристик дисперсных систем нескнми методами (иерзичное преобразование) непосредственно в ходе техноло-ских процессов и транспортных операций на потенциально-опасных производст-Задачамн. адекватными поставленной цели, являются:
» Исследование и сравнительный анализ систем гранулометрического анализа.
Разработка расширенной классификации новых высокоэффективных систем дисперсионного анализа.
Разработка и исследование датчиков дисперсно иного анализа с использованием в конструкции чувствительных элементов световодных материалов в составе источников и приемников излучения.
» Разработка и исследование системы автоматиигрованного гранулометрического анализа методом микроскопии для использования, как в лабораторных условиях, так и непосредственно для контроля технологического процесса.
Разработка высокоэффективных методов обработки изображении дис
персных систем с целью получения данных о распределении по размерам,
массам, объему, коэффициент) аннзометрин и.т.п.
Научная новизна работы состоит в следующем:;
На основании анализа патентной информации разработана расгкирс классификация оптических систем гранулометрического анализа. в рой в качестве классифишфующях признаков, используются способ нироваиия измерительного объема оптическим; лучом и физические < ства анализируемой среды.
Для регистрации параметров дисперсных частиц на потенциально і ных производствах микроскопическим метолом реализованы следу* научно-технические рстцснші:
* в случае слабо прозрачных сред разработаны безопасные систе>
составе чувствительных элементов которых используется мно
локоннмй реіулярньш световод. При этом импульс оптической
светки и отраженное излучение передастся по одному световоду
визна решения подтвермиенп патентом РФ № 2149379;
в варианте прозрачных сред разработаны системы, в составе чув*
їєлькьіх элементов которых используется МНОГОЕОЛОКОККЫЙ
лярный световод и .многоволоконный нерегулярный световод,
этом имт лье оптической подсветки передается по многоволом
му нерегулярному световод}', а регистрация отраженного излу
осуществляется многоволоконным регулярным световодом. Hoi
решения подтверждена патентом РФ № 2149380;
Алгоритм разделения наложенных друг на друга проекций івобра* дисперсных частиц, основанный на проведении секущей через точк региба. которые соответствуют точкам локального минимума спет пой вспомоіатсдьной функции. Вспомогательная функция находи помощью развертки общего контура частиц, причем развертка осущ дяется двумя способами - относительно геометрического центра KOI и относительно описанной окружности.
Алгоритм восстановления наиболее вероятной формы частицы после деления конгломерата или в случае пересечения частицей края изоб| ния используется соответствие точек вспомогательной функции и : контура частицы. При этом вспомогательная функция продлеваете концах интервала с помощью одного из интерполяционных методов.
Научные положения, выдвигаемые на защиту:
Классификация оптических методов анализа дисперсных систем, рующаяся на таких классифицирующих признаках как способ с каші] ния измерительного объема оптическим лучом и физические своі анализируемой среды.
Научно-технические решения для реализации в условиях потенцій опасных процессов анализов микроскопическим методом дисперсі
сред с различной поглощающей способностью и методом (или его модификацией) сканирования проточного канала, особенностью которых является применение в составе чувствительных элементов многоволоконных регулярных и нерегулярных световодов. Новизна решений подтверждена патентами РФ № 2149379. № 2149380.
Метод разделения наложенных друг на друга проектній изображений дисперсных частиц, основанный на проведении секущей через точки перегиба, которые соответствуют точкам локального минимума специальной вспомогательной функции. Причем вспомогательная функция ищется с помощью развертки общего контура частиц относительно геометрического центра или описанной окружности.
Способ восстановления наиболее вероятной формы частицы по средствам продления вспомогательной функции на концах интервала с помощью одного из интерполяционных методов.
Практическая ценность работы. Разработанная классификация оптических і гранулометрического анализа позволяет технически обоснованно подойти к у той или иной системы анализа в зависимости от конкретных характеристик юной системы.
Разработанная универсальная гранулометрическая установка, реализующая микроскопии, позволяет в автоматическом режиме проводить анализ различных юных материалов и систем. Применение в составе установки системы управ-о сканирования проводит анализ больших выборок с высокой скоростью и точ-э.
Разработанные конструкции гранулометрических систем с использованием (ннон оптики позволяют эффективно применять подобные устройства в составе шюших комплексов потенциально опасных производств.
Разработанные алгоритмы разделения конгломератов частиц снижают требо-к качеству анализируемого изображения, значительно повышают точность и ть анализа.
Разработанные алгоритмы восстановления наиболее вероятной формы настигле разделения наложенных друг на друга проекций частиц повышают точность :а.
Апробации работы. Основные положения и результаты исследований по те-серташюнной работы докладывались на всероссийских и международных науч-ннческих конференциях в городах Нижний Новгород. Барнаул. Бийск. По ре-гам работы получен акт об использовании в Федеральном научно-юдственном центре "Алтай" аппаратно-программного комплекса для автомати-о контроля дисперсности материалов и сред.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликої 9 печатных работ, в том числе 2 патента РФ.
Использование материала работы в учебном процессе. На базе разрабо ного измерительного комплекса с 1996 года проводятся лабораторные работь курсу: "Методы и средства измерения".
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введе трех глав, заключения и приложения. Общий объем диссертационной работы сое ляет 154 страницы, в том числе 59 рисунков. Список литературы содержит 125 наї нований.
