[发明专利]纤维滤材微观结构分析方法及设备

说明书

本发明实施例提供一种纤维滤材微观结构分析方法及设备，该方法包括：获取目标纤维滤材的多个CT切片扫描图像；根据所述多个CT切片扫描图像，确定所述目标纤维滤材的纤维滤材矩阵和孔隙空间矩阵；根据所述纤维滤材矩阵，确定所述目标纤维滤材的纤维直径的长度分布和渗透率；根据所述孔隙空间矩阵，确定所述目标纤维滤材的孔隙半径分布和喉道半径分布；根据所述纤维滤材矩阵，确定所述目标纤维滤材的拦截率与厚度的对应关系，本发明实施例得到各纤维滤材微观结构参数准确，相比现有技术通过目测和估计得到的微观结构参数更客观，误差较小，能够准确地反映纤维滤材的微观结构。

技术领域

本发明实施例涉及滤材分析领域，尤其涉及一种纤维滤材微观结构分析方法及设备。

背景技术

纤维滤材是气—液，气—固过滤中常用的筛网型滤材，常见的纤维滤材包括碳纤维滤材和玻璃纤维滤材，其特点在于具有多层纤维管束叠置的微观网状结构。研究表明纤维滤材的过滤效率、过滤阻力和容积与纤维滤材的微观结构有关，因此分析纤维滤材微观结构对于满足纤维滤材的设计需求至关重要。

目前，现有的分析纤维滤材微观结构的方法，主要是通过扫描电镜(ScanningElectron Microscope，简称SEM)获得纤维滤材的微观成像，然后通过目测和统计估计纤维滤材的微观结构参数。

然而，发明人发现现有的纤维滤材微观结构分析方法至少存在如下技术问题：通过扫描电镜成像，以及目测和统计估计得到的微观结构参数具有较强的主观性，误差较大，不能准确地反映纤维滤材的微观结构。

发明内容

本发明实施例提供一种纤维滤材微观结构分析方法及设备，以克服通过扫描电镜成像，以及目测和统计估计得到的微观结构参数具有较强的主观性，误差较大，不能准确地反映纤维滤材的微观结构的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种纤维滤材微观结构分析方法，包括：

获取目标纤维滤材的多个CT切片扫描图像；

根据所述多个CT切片扫描图像，确定所述目标纤维滤材的和孔隙空间矩阵；

根据所述纤维滤材矩阵，确定所述目标纤维滤材的纤维直径的长度分布和渗透率；

根据所述孔隙空间矩阵，确定所述目标纤维滤材的孔隙半径分布和喉道半径分布；

根据所述纤维滤材矩阵，确定所述目标纤维滤材的拦截率与厚度的对应关系。

在一种可能的设计中，所述获取目标纤维滤材的多个CT切片扫描图像，包括：采用微米电子计算机断层扫描CT显微镜扫描所述目标纤维滤材，获得所述目标纤维滤材的多个CT切片扫描图像。

在一种可能的设计中，所述根据所述多个CT切片扫描图像，确定所述目标纤维滤材的纤维滤材矩阵和孔隙空间矩阵，包括：将多个CT切片扫描图像中的纤维滤材部分和空气部分进行分割；将分割好的多个CT切片扫描图像叠合在一起，提取得到目标纤维滤材的纤维滤材矩阵和孔隙空间矩阵。

在一种可能的设计中，所述根据所述纤维滤材矩阵，确定所述目标纤维滤材的纤维直径的长度分布和渗透率，包括：从所述纤维滤材矩阵中提取纤维骨架，获得所述目标纤维滤材的纤维直径的长度分布；在所述孔隙空间矩阵进行滤液流动模拟，获得所述目标纤维滤材的渗透率。

在一种可能的设计中，所述根据所述孔隙空间矩阵，确定所述目标纤维滤材的孔隙半径分布和喉道半径分布，包括：将所述孔隙空间矩阵拆分为各自独立的孔隙空间，根据拆分后的孔隙空间生成孔隙网络模型；根据所述孔隙网络模型统计孔隙半径分布和喉道半径分布。

在一种可能的设计中，根据所述纤维滤材矩阵，确定所述目标纤维滤材的拦截率与厚度的对应关系，包括：获取所述目标纤维滤材沿着过滤方向上多个厚度的二维投影；确定各厚度的二维投影的面孔率为所述目标纤维滤材的拦截率，得到所述目标纤维滤材的拦截率—厚度散点图。