[发明专利]金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统及方法

权利要求书

1.金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述系统包括：

图像采集模块，用于采集熔痕样品的金相图像；

第一预处理模块，用于对采集的金相图像进行预处理；

晶界提取模块，用于对预处理后的金相图像进行阈值计算、二值化、去噪，通过八链码法提取晶界；

第一计算模块，用于根据提取的晶界计算晶粒数，并以所有连通区域在X轴和Y轴方向上的最大值和最小值作为晶粒的等效直径；

第一测试模块，用于通过透射电子显微镜测试，得到样品孔洞、平面和横截面的图像特征；

第二预处理模块，用于对样品孔洞、平面和横截面的图像特征进行预处理，结合采集的金相图像，得到样品孔洞的形貌特征；

第一分析模块，用于根据样品孔洞的形貌特征，分析样品孔洞的形成与火灾环境之间的关系；

第二分析模块，用于根据样品孔洞的形貌特征，分析样品金属元素和氧元素的质量百分比含量；

第二测试模块，用于通过X射线衍射相分析仪器测试，得到样品不同类别熔痕的X射线衍射相分析谱图；

第二计算模块，用于以X射线衍射相分析仪器的宽化因子作为依据，定义晶粒因子函数和衍射峰函数，求得半高宽，并计算样品熔痕的平均晶粒度；

判定模块，用于根据孔洞的形成与火灾环境之间的关系、金属元素和氧元素的质量百分比含量、晶粒数、晶粒的等效直径以及平均晶粒度，通过专家知识库对熔痕图像的成因进行判定；

输出模块，用于根据判定的结果，输出特征指标和分析报表。

2.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述第一预处理模块中，对金相图像进行预处理包括对金相图像定标、像素当量计算消除噪声点以及填补无意义的小孔洞，以对金相图像进行形态学运算。

3.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述晶界提取模块中，对预处理后的金相图像进行去噪，具体为：采用四邻域的去噪模板对在金相图像的均匀区域中出现的单个不规则像素去噪。

4.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述晶界提取模块中，通过八链码法提取晶界，具体为：用链码表示晶粒的边界像素，设定链码长度门限，提取单像素宽晶界。

5.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述第一测试模块中，通过透射电子显微镜测试，得到样品孔洞、平面和横截面的图像特征，具体为：

通过透射电子显微镜，对样品孔洞内表面进行斑点和晶格衍射，以及对样品平面和横截面的热喷涂层进行透射，得到样品孔洞、平面和横截面的图像特征。

6.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述X射线衍射相分析仪器的宽化因子反应的是衍射线的不平行性、样品的吸收、光阑尺寸造成的宽化效应及其程度。

7.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述第二计算模块中，以X射线衍射相分析仪器的宽化因子作为依据，定义晶粒因子函数和衍射峰函数，求得半高宽，具体为：

以α-石英标样的Kα1衍射峰的峰形函数g(x)作为校正宽化因子的依据，定义晶粒因子函数f(x)为cauchy函数，g(x)与f(x)卷积得到金属熔痕的衍射峰函数h(z)分布，将计算所得的h(z)与z按对应关系作图，求得g(x)和卷积函数h(z)的半高宽。

8.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述第二计算模块中，样品熔痕的平均晶粒度采用Scherrer公式计算。

9.根据权利要求1所述的金属火灾熔痕的定量金相与物相分析系统，其特征在于：所述判定模块中，专家知识库包括标准图谱的管理、判定评级标准和常用分析技术资料的管理功能，以及专家系统的知识库、规则库、推理库。

10.金属火灾熔痕的定量金相与物相分析方法，其特征在于：所述方法包括：

采集熔痕样品的金相图像；

对采集的金相图像进行预处理；

对预处理后的金相图像进行阈值计算、二值化、去噪，通过八链码法提取晶界；

根据提取的晶界计算晶粒数，并以所有连通区域在X轴和Y轴方向上的最大值和最小值作为晶粒的等效直径；

通过透射电子显微镜测试，得到样品孔洞、平面和横截面的图像特征；

对样品孔洞、平面和横截面的图像特征进行预处理，结合采集的金相图像，得到样品孔洞的形貌特征；

根据样品孔洞的形貌特征，分析样品孔洞的形成与火灾环境之间的关系；

根据样品孔洞的形貌特征，分析样品金属元素和氧元素的质量百分比含量；

通过X射线衍射相分析仪器测试，得到样品不同类别熔痕的X射线衍射相分析谱图；

以X射线衍射相分析仪器的宽化因子作为依据，定义晶粒因子函数和衍射峰函数，求得半高宽，并计算样品熔痕的平均晶粒度；

根据孔洞的形成与火灾环境之间的关系、金属元素和氧元素的质量百分比含量、晶粒数、晶粒的等效直径以及平均晶粒度，通过专家知识库对熔痕图像的成因进行判定；

根据判定的结果，输出特征指标和分析报表。