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《西安工业大学》 2012年
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基于CCD技术的激光粒度仪研究

李彩荣  
【摘要】:颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法。目前市场上通常使用硅光电池或光电二极管作为激光粒度仪的探测器,输出模拟信号,信号不稳定,而CCD探测器分辨率高,输出稳定的数字信号,其作为激光粒度仪探测器的应用已经很普遍了。 本论文通过对CCD探测技术的研究,提出了应用图像处理的方法设计光电探测器,实现了基于米氏(Mie)散射原理的激光粒度测试系统。主要完成的工作如下: 首先,深入研究了Mie散射理论以及激光粒度仪的工作原理,分析了单个颗粒及颗粒群的散射光能量分布函数,推导了光能系数矩阵的计算过程。 其次,完成了基于CCD探测的激光粒度仪系统研究,主要包括光路系统和图像采集处理系统研究。设计与实现了粒度仪的光电探测器,其选用CCD采集光散射能量图,再对图像进行处理,完成了激光粒度测试的实验系统。 第三,研究了粒度反演算法,即非独立模式和独立模式反演算法,并且总结了这两种反演算法各自的特点。非独立模式算法需要事先确定粒度分布模型,当实际颗粒分布与理想值不相符合的情况下,就会导致相当大的误差,因而使其应用受到了限制;而独立模式算法不需要预先确定粒度分布的模型,理论上可以计算任何颗粒的粒度分布,但抗噪声能力差,容易引起测量误差。本文提出了一种改进的独立模式粒度反演算法,并对算法的性能进行了理论分析和实验论证。 最后,在完成实验系统搭建的基础上,实现了对(1-100)μm标准样品的实验测试,并对实验结果进行分析。 通过本课题的研究,完成了基于CCD技术的激光粒度测试系统理论和实验研究。实验研究表明,采用CCD作为激光粒度仪的探测器及利用图像处理技术对散射图进行处理是可行的,满足了现代粉体工业粒度测量的要求。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN386.5;TN24

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【参考文献】
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