[发明专利]一种纤维过滤介质结构孔隙率的测算方法

说明书

本发明实施例公开了一种纤维过滤介质结构孔隙率的测算方法，包括：步骤10)将待测纤维过滤介质在扫描电子显微镜下扫描，获得纤维过滤介质的单层扫描电镜图像；对扫描电镜图像进行二值化处理，提取纤维过滤介质与孔隙的二值图像；步骤20)创建纤维过滤介质拟态化重建图像，并将所述纤维过滤介质拟态化重建图像转化生成脚本文件；步骤30)生成纤维过滤介质拟态化三维物理模型；步骤40)计算纤维过滤介质拟态化三维物理模型孔隙率，所述孔隙率为待测纤维过滤介质孔隙率。该测算方法可快速、准确、高效、低成本的测算纤维过滤介质的孔隙率。

技术领域

本发明涉及纤维过滤结构参数测定技术领域，具体地说，涉及一种纤维过滤介质结构孔隙率的测算方法。

背景技术

改革开放以来，我国经济得到了高速发展，现已成为世界第二大经济体。然而随之而来的是环境问题与GDP的矛盾日益突出，空气中含有的悬浮颗粒物给人类的生产、生活以及人体健康带来了极大的危害。近年来，大气污染问题已经引起了国家及社会的警觉和高度重视。因此，大气污染治理，特别是细颗粒污染物治理现已势在必行。

目前，纤维过滤介质因效率高、成本低等优势被广泛用作除尘器与空气净化器的过滤滤料，而滤料作为除尘净化设备的核心部件之一，其对微细颗粒物的过滤能否达到国家标准的要求有着最直接的影响。国内外众多研发人员也都在努力开发更加高效的纤维过滤介质。其中，孔隙率作为纤维过滤介质最重要的结构参数之一，严重影响着除尘效率和压力损失两大最重要的过滤性能指标。因此，在研发过程中，准确获取纤维过滤介质的孔隙率对研究和开发新型高效的纤维过滤介质有着重要意义。

当前，一些研究人员或纤维过滤介质生产厂家获取孔隙率的方法通常有两种，一种是对样品进行试验，即模拟过滤过程，得到压力曲线，进一步计算得到孔隙率。但此类方法需要搭建实验台，成本高、过程繁琐，且受周围环境影响误差较大。另一种方法是进行滤料筛分实验，即将由颗粒组成的多孔介质(如沙体)中的颗粒分级筛分，统计不同直径区间内的粒子数并计算粒子总体积，基于孔隙率计算公式得到多孔介质孔隙率，但此类方法明显不适用于纤维过滤介质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种纤维过滤介质结构孔隙率的测算方法，可快速、准确、高效、低成本的测算纤维过滤介质的孔隙率。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：

一种纤维过滤介质结构孔隙率的测算方法，包括以下步骤：

步骤10)将待测纤维过滤介质在扫描电子显微镜下扫描，获得纤维过滤介质的单层扫描电镜图像；对所得扫描电镜图像进行二值化处理，提取纤维过滤介质与孔隙的二值图像；

步骤20)基于步骤10)所得的二值图像，创建纤维过滤介质拟态化重建图像，并将所述纤维过滤介质拟态化重建图像转化生成脚本文件；

步骤30)利用三维物理模型处理软件读取步骤20)生成的脚本文件，生成纤维过滤介质拟态化三维物理模型；

步骤40)对步骤30)得到的纤维过滤介质拟态化三维物理模型进行结构参数提取，并计算纤维过滤介质拟态化三维物理模型孔隙率，所述孔隙率为待测纤维过滤介质孔隙率。

作为优选例，所述步骤20)得到的纤维过滤介质拟态化重建图像，以1︰1 还原待测纤维过滤介质内部结构参数，且与待测纤维过滤介质的扫描电镜图像中的结构保持一致。

作为优选例，所述待测纤维过滤介质内部结构参数包括单个纤维曲率、介质孔隙率、纤维之间的交叉、贯穿特性。

作为优选例，所述步骤30)中，三维物理模型处理软件是指Gambit软件或者ICEM软件。

作为优选例，所述步骤40)中，对步骤30)得到的纤维过滤介质拟态化三维物理模型进行结构参数提取，包括：