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硫酸钡纳米颗粒微化工制备过程基于高速图像制约系统

收藏本文 2024-01-19 点赞:27988 浏览:123681 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近几十年来,由于微反应器所具有的诸多优势,使利用其制备纳米颗粒材料的相关技术成为前沿科学探讨的热点之一。在实际运用中,采取传统封闭型微反应器时易出现颗粒堵塞管道等情况,这使得采取Impinging-Jet型碰撞流微混合器(简称IJMM)得到了较多的关注。但IJMM微混合器也有着一些不足,例如由不稳定的碰撞导致两种液体反应物混合不良的情况,影响反应产物的质量等。本论文自主设计和开发了一套纳米颗粒微化工制备历程基于高速图像的制约系统,并利用该系统进行制备纳米硫酸钡颗粒方面的探讨。系统可以实现微管道下碰撞流历程的实时监测、制约等功能,力图解决反应器中不稳定碰撞两种液体反应物的混合造成的影响,提升反应产物质量。本论文的主要探讨内容和革新点包括:1.碰撞流的碰撞状态无法利用接触式检测手段进行实时检测,本论文通过探讨轮廓提取等图像处理技术对碰撞流进行在线检测,并综合系统对图像处理时间、处理精度等方面的要求,提出改善型局部轮廓搜索算法,实现对碰撞流状态的实时监测。2.针对微管道下的流量制约管道内径小、制约难度大、成本高等特点,本论文自主探讨并开发了一套基于高速开关阀的微管道流量执行机构,实现对微管道下管道流量的制约。该执行机构选用超高速开关阀,并基于单片机最小系统开发板开发了配套的阀门驱动器。该执行机构可以在毫秒级完成对流量制约信号的响应。3.基于时间序列对系统的静态模型进行了辨识与拟合,并综合考虑执行机构的流量特性、系统管道特性、历史实验数据等诸多因素,提出利用前馈-反馈复合制约器对系统进行制约,前馈制约器基于查表法设计,反馈制约器利用模糊制约。4.本论文最后进行了纳米硫酸钡颗粒制备实验,采取透射电子显微镜实验作为表征策略。实验首先验证了碰撞形状对纳米颗粒的影响;其次实验结果图证明,采取本论文自主设计和开发的系统可以抑制纳米颗粒团聚,并使得产物的粒径、分散性等指标均得到了显著提升。关键词:微反应器论文硫酸钡论文纳米颗粒论文图像检测论文静态模型辨识论文高速开关阀论文复合制约策略论文

    致谢5-6

    摘要6-7

    ABSTRACT7-9

    目录9-13

    第一章 绪论13-25

    本章摘要13

    1.1 引言13-14

    1.2 微反应技术14-18

    1.2.1 微反应器与微系统14

    1.2.2 微反应器的特性14-17

    1.2.3 微反应器在运用中的优势17-18

    1.2.4 微反应技术在纳米颗粒制造中的探讨近况18

    1.3 超精细硫酸钡及其制备技术18-21

    1.3.1 超精细硫酸钡18-20

    1.3.2 超精细硫酸钡的制备策略20-21

    1.4 基于图像反馈的制约系统21-23

    1.4.1 图像检测技术21-22

    1.4.2 图像检测探讨近况22-23

    1.5 课题国内外探讨近况与有着的不足23-24

    1.6 本论文主要内容及章节安排24-25

    第二章 基于IMPINGING-JET微混合器的微纳材料制造系统25-47

    本章摘要25

    2.1 引言25-26

    2.2 Y型碰撞流微混合器微反应子系统26-28

    2.3 系统设计搭建概述28-30

    2.4 高速图像检测子系统30-33

    2.4.1 硬件设计部分31-32

    2.4.2 软件实现部分32-33

    2.5 新型微管道流量制约机构的设计与实现33-45

    2.5.1 基于高速开关阀的流量制约对策34-37

    2.5.1.1 高速开关阀的特性与探讨近况34

    2.5.1.2 本探讨所用的高速开关阀34-35

    2.5.1.3 流量制约对策35-37

    2.5.2 高速开关阀流量制约仿真验证37-39

    2.5.3 高速开关阀驱动器软硬件设计39-42

    2.5.3.1 驱动器的硬件原理39-41

    2.5.3.2 基于ARM微处理器的PWM波生成41-42

    2.5.4 通信设计与实现42-45

    2.5.4.1 串口通信技术42-43

    2.5.4.2 通信协议设计43-44

    2.5.4.3 微处理器串口通信实现44-45

    2.6 本章小结45-47

    第三章 快速图像处理技术47-63

    本章摘要47

    3.1 引言47-48

    3.2 图像检测案例总体思路48-49

    3.3 图像预处理49-51

    3.3.1 特点区域选择49-50

    3.3.2 二值化50-51

    3.4 基于OpenCV的轮廓识别策略51-52

    3.5 改善型局部轮廓搜索算法52-56

    3.5.1 边界链码52-53

    3.5.2 质心定位策略53-54

    3.5.3 改善型局部轮廓搜索算法54-56

    3.6 形状特点提取56-57

    3.6.1 外切矩形56

    3.6.2 最小外接矩形56-57

    3.7 实验案例设计与比对浅析57-61

    3.7.1 基于轮廓和最小外接矩形的特点提取57-58

    3.7.2 基于局部轮廓和最小外接矩形的特点提取58-59

    3.7.3 实验比较浅析59-61

    3.8 本章小结61-63

    第四章 碰撞历程的制约对策探讨63-79

    本章摘要63

    4.1 引言63

    4.2 系统静态模型辨识63-68

    4.2.1 基于ARMA模型的时序浅析策略63-65

    4.2.2 基于ARMA模型的系统静态模型预测65-68

    4.3 制约器设计68-74

    4.3.1 前馈制约器设计68-69

    4.3.2 模糊反馈制约器设计69-74

    4.3.2.1 模糊论述基础69-71

    4.3.2.2 制约器设计71-74

    4.4 实际制约结果74-76

    4.5 本章小结76-79

    第五章 微纳材料制备实验79-87

    本章摘要79

    5.1 引言79

    5.2 实验案例79-82

    5.2.1 实验药品79-80

    5.2.2 主要实验材料与仪器80

    5.2.3 表征手段80-81

    5.2.4 实验历程81-82

    5.3 实验结果浅析82-85

    5.3.1 碰撞流型对纳米粒子的影响83-84

    5.3.2 加入制约后的结果浅析84-85

    5.4 本章小结85-87

    第六章 总结与展望87-89

    6.1 工作总结87-88

    6.2 探讨展望88-89

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