一种检测粉末掺杂均匀性的装置及方法与流程

本发明涉及检测，具体涉及一种检测粉末混合均匀性的方法。

背景技术：

1、固态粉末物料的混合，即粉末在外力作用下使不均匀性降到最低的过程，在诸多产品的生产过程中是不可缺少的步骤。例如在复合材料加工过程中，将两种物料混匀后成型，以确保材料性能的均一；在药品生产过程中将辅料与原料药混合均匀，以确保有效成分的均匀分布。

2、而在金属材料成型煅烧之前，往往首先需要将不同金属粉末材料进行混合掺杂，待混合均匀后，进行煅烧，形成金属材料产品。例如在mox核燃料芯块生产过程中，为避免装载mox燃料的反应堆出现局部功率峰值，同时便于乏燃料后处理流程中的溶解，就需要将氧化铀和氧化钚粉末进行均匀混合。因此，在煅烧之前，对金属粉末材料的混合均匀性进行验证非常必要。

3、大多数生产过程中粉末掺杂的均匀性的检测都是依靠人工肉眼判断完成，效率和准确度较低，部分产品的掺杂过程还存在一定安全风险，不适于人工操作。因此，亟需提供一种能够实现远程检测，且能够快速、准确判断粉末混合均匀性的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种能够实现远程检测，且能够快速、准确判断粉末混合均匀性的方法。

2、本发明的技术方案如下：一种检测粉末掺杂均匀性的装置，包括样品传送带、激光扫描镜、光电探测器、雷达成像探头、光谱仪、光谱收集探头、脉冲激光器、控制器、激光反射镜，其中雷达成像探头安装在光电探测器上，光谱收集探头安装在光谱仪上，光电探测器、光谱仪、脉冲激光器连接控制器。

3、一种检测粉末掺杂均匀性的方法，包括以下步骤：

4、s1：控制器控制脉冲激光器发射脉冲激光光束，经激光反射镜反射，再经激光扫描镜后，射向样品传送带中的待测粉末样品区域；

5、s2：雷达成像探头接收激光光束回波，光电探测器对待测样品成像得形貌图像，提取形貌图像中不同粉末的特征，对不同粉末进行区分；

6、s3：光谱收集探头接收待测样品发出的辐射光谱，光谱仪提取辐射光谱中不同元素的光谱特征，对不同元素进行分辨，绘制不同取样点下的不同元素的光谱强度分布图，将光谱强度转换为二维的元素分布图像；

7、s4：将步骤s2得到的不同粉末的形貌图像和步骤s3得到的不同元素分布图像重叠，将重叠后的图像作为新的变量，利用k最邻近分类算法提取图像特征并进行图像两分类特征划分，进而对不同种类粉末进行区域标识，若样品呈现点状分布，则说明混合均匀。

8、所述s1中，激光光束波长不超过1064nm，脉宽不超过10ns。

9、所述波长为1064nm，脉宽为10ns。

10、所述s2中，所述形貌图像通过灰度化算法处理后，提取不同粉末的灰度特征，对不同粉末进行区分。

11、所述s3中，所述辐射光谱覆盖范围为200-800nm。

12、本发明的显著效果在于：

13、本发明将激光雷达与激光诱导击穿光谱整合，通过元素光谱和雷达图像两种方式实现对粉末均匀性的检测，利用多源图像融合的思路提高对粉末混合均匀性的判断能力，具备远程分析能力，且分析快速、准确、安全，在核燃料制造及环境检测等领域具有很高的应用价值。

技术特征：

1.一种检测粉末掺杂均匀性的装置，其特征在于：包括样品传送带(1)、激光扫描镜(2)、光电探测器(3)、雷达成像探头(4)、光谱仪(5)、光谱收集探头(6)、脉冲激光器(7)、控制器(8)、激光反射镜(9)，其中雷达成像探头(4)安装在光电探测器(3)上，光谱收集探头(6)安装在光谱仪(5)上，光电探测器(3)、光谱仪(5)、脉冲激光器(7)连接控制器(8)。

2.一种应用如权利要求1所述的一种检测粉末掺杂均匀性的装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种检测粉末掺杂均匀性的方法，其特征在于：所述s1中，激光光束波长不超过1064nm，脉宽不超过10ns。

4.根据权利要求3所述的一种检测粉末掺杂均匀性的方法，其特征在于：所述波长为1064nm，脉宽为10ns。

5.根据权利要求2所述的一种检测粉末掺杂均匀性的方法，其特征在于：所述s2中，所述形貌图像通过灰度化算法处理后，提取不同粉末的灰度特征，对不同粉末进行区分。

6.根据权利要求2所述的一种检测粉末掺杂均匀性的方法，其特征在于：所述s3中，所述辐射光谱覆盖范围为200-800nm。

技术总结
一种检测粉末掺杂均匀性的装置，包括样品传送带、激光扫描镜、光电探测器、雷达成像探头、光谱仪、光谱收集探头、脉冲激光器、控制器、激光反射镜。一种检测粉末掺杂均匀性的方法，包括以下步骤：S1：控制器控制脉冲激光器发射脉冲激光光束，经激光反射镜反射，再经激光扫描镜后，射向样品传送带中的待测粉末样品区域；S2：雷达成像探头接收激光光束回波，光电探测器对待测样品成像得形貌图像，提取形貌图像中不同粉末的特征，对不同粉末进行区分；S3：光谱收集探头接收待测样品发出的辐射光谱，将光谱强度转换为二维的元素分布图像；S4：将步骤S2得到的不同粉末的形貌图像和步骤S3得到的不同元素分布图像重叠。

技术研发人员：曹智,林庆宇,程军杰,陶柯宇
受保护的技术使用者：中核四0四有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17