专利名称：用于检测粒度和/或粒形的分析设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及核反应堆工程技术领域，特别涉及一种在高温气冷堆燃料元件制造中用于检测粉体及颗粒粒度、粒形的分析设备。
背景技术：
我国球床式高温气冷堆所使用的陶瓷型燃料元件直径为60mm，结构为球形包覆颗粒(TRISO)弥散在燃料区的石墨基体中。包覆燃料颗粒的直径约为0. 92mm，它的核芯为二氧化铀(UO2),在核芯上热沉积三层热解炭(PyC)层和一层碳 化硅层，其中UO2核芯的主要功能是1、发生核裂变产生核能；2、滞留一部分放射性裂变产物。疏松热解炭层的主要功能是1、多孔，为气态裂变产物、CO、和CO2提供储存空间，减小了包覆燃料颗粒的内部压力；2、缓冲由核裂变产生并从燃料核芯表面飞出的核裂变碎片，防止内致密热解炭层受到损伤；3、吸收因燃耗引起的燃料核芯的肿胀。包覆燃料颗粒是高温堆燃料元件的关键组成部分，实际上是微型燃料元件，因此在燃料元件生产中必须严格控制UO2核芯的直径、密度、球形度以及包覆颗粒疏松炭层的厚度、密度。目前原有成像测量设备存在以下缺点1、工作量大，测试时间长；2、人工参与多，引入误差大；3、尺寸测量方向不易改变；4、转动样品方向(转动时要求被测核芯不逸出视场)也难以操作。随着高温气冷堆的推广应用，其燃料元件的规模化生产对设备的检测效率、数据可靠性、操作便利性等方面都提出了更高的要求，有关粉体及颗粒尺寸、密度方面的分析设备作为元件性能检测的关键设备之一，在以上提及的各方面都需要得到改善。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种用于检测粉体及颗粒粒度、粒形分析设备，以克服现有设备在检测时存在的检测速度、数据可靠性、操作便利性等方面存在的问题。(二)技术方案为了解决上述问题，本发明提供了一种用于检测粒度和/或粒形的分析设备，包括进样装置，用于测试样品的装入并输送到分散系统；计数装置，位于进样装置末端、分散系统上方，用于记录测试样品的数目；分散系统，位于计数装置下方，包括分散通道和狭缝，用于供测试样品在下落过程中经过从而进入测试区域；光源，位于分散系统的左下方，用于提供照射光源；成像系统，位于分散系统的右下方，与光源相对，包括镜头和高速图像探测器，用于采集测试样品的动态图像信息，并传送到图像处理系统；图像处理系统，与成像系统连接，用于显示测试样品动态图像，进行处理并输出测试样品的粒度和/或粒形数据。优选地，所述进样装置包括进样漏斗、敲打装置和进样槽。优选地，在进样槽长度的1/3、2/3处分别设置一个不锈钢隔板，隔板下设置有孔洞，孔洞的大小递减。优选地，所述进样装置能够通过调节进样槽的振动频率来控制测试样品的进样速度，使得测试样品缓慢有序下落进入测试区域。优选地，所述计数装置为光电计数器。优选地,所述分散系统的狭缝大小为0. 5-10_。优选地，所述光源为激光光源，其曝光时间小于50ns。优选地，所述成像系统为高速摄像机，其能够通 过调节拍照频率，及时捕捉经过测试区域的测试样品的动态图像信息。优选地，还包括接样袋(7)，位于分散系统下方，用于接受落下的测试样品。优选地，所述进样装置、记数装置、分散系统、光源及成像系统集成于一体。(三)有益效果本发明提供的粉体及颗粒粒度、粒形分析设备，具有以下优点1、设备操作简单，减少了人为参与，误差小；2、设备易于控制，能实现自动记数和显示；3、设备能够同时输出样品的粒度、粒形等测试数据；4、设备运转检测效率高，与原来分析设备相比，检测效率提高了 6倍；5、设备将应用范围由颗粒扩展到了粉体等领域。
下面参照附图并结合实例来进一步描述本发明。其中图I示出了本发明的示例性结构图及其工作原理。图2为本发明实施例粉体及颗粒粒度、粒形分析设备进样槽正视图。图3为本发明实施例粉体及颗粒粒度、粒形分析设备进样槽侧视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图I为本发明的示例性结构图，根据该实施例，本发明提供的用于检测粉体及颗粒粒度、粒形的分析设备包括进样装置I、记数装置2、分散系统3、光源4、成像系统5和图像处理系统6。其中，进样装置I用于测试样品的装入并输送到分散区域；计数装置2位于进样装置I末端，分散系统3正上方，用于记录所测样品的数目 ’分散系统3位于计数装置2正下方，包括分散通道和狭缝，样品在下落过程中经过分散系统进入测试区域，并落入接样袋7 ；光源4位在分散系统3的左下方,用于提供照射光源；成像系统5位于分散系统3右下方，与光源4正对，包括镜头和高速图像探测器，用于采集所测样品的动态图像信息，并传送到图像处理系统6 ;图像处理系统6通过信号传输线路与成像系统5连接，用于显示所测样品动态图像，并能够快速处理和输出样品的粒度、粒形等测试数据。其中，所述进样装置I包括进样漏斗、敲打装置及进样槽，在进样槽长度的1/3、2/3处分别设计两个不锈钢隔板，隔板下设计有扇形孔洞，孔洞的大小依次减少，根据样品的大小来更换不同型号的进样槽。所述进样装置I可通过调节进样槽的振动频率来控制粉体及颗粒的进样速度，保证粉体及颗粒缓慢有序下落进入测试区，当测试样品为颗粒时，样品经过第一个隔板，样品流减少，约为3-5列，经过第二个隔板后，样品成单队列排列，依次下落进入测试，保证所拍样品图像不重叠。其中，所述计数装置2可以是光电计数器，在样品下落进入分散系统时，能够准确记录所测样品的数目。其中，所述分散系统3的狭缝大小为0. 5-10_，可根据样品的大小来更换不同型号的狭缝；其中，所述光源4可以是激光器，粉体及颗粒通过分散通道，由狭缝出来后直接进入激光区域。根据上述的激光光源，曝光时间< 50n s，保证样品图像边界清晰。其中，所述成像系统5可以是高速摄像机，可以通过调节拍照频率，保证经过测试区域的所有样品的动态图像信息的及时捕捉。其中，所述图像处理系统6包括计算机及专用测试分析软件，通过设定样品限定条件，能够快速处理和输出样品的粒度、粒形等测试数据。此外，所述的进样装置I、记数装置2、分散系统3、光源4、成像系统5可以集成于一体。本发明的粉体及颗粒粒度、粒形分析设备在工作时，颗粒样品倒入进样装置1，形成颗粒流，并以一定的速度前进，当颗粒流经过第一个隔板后，列数约为3-5列，当颗粒流继续前进经过第二个隔板后，颗粒成单队列排列，由进样槽末端依次缓慢下落，经过计数装置2进入分散系统3，此时计数装置2能准确记录进入测试区的颗粒数目。颗粒在分散系统3中下落，通过分散系统3下方的狭缝进入测试区域，最后落入接样袋7。此时在激光光源4的作用下，高速成像系统5捕捉测试区域每个样品的动态图像，并传送到图像处理系统6，通过专用软件�？榇硎莶⑹涑鲅返牧６�、粒形等测试信息。本发明中的待测样品可以为球形燃料元件中的包覆颗粒或核芯，可以为轴承球或其他微型球体元件,也可以为各种粉体材料。下面具体以球形燃料元件中的包覆颗粒为例，说明本系统具体实施方式
，其步骤如下SI、开启分析设备；S2、运行测试软件；S3、输入样品信息，设定并保存测试条件；S4、确定工作参数名称及实验次数记录模式；S5、打开信号检测窗口，选择动态模式，即可显示实时情况下仪器所拍摄到图像；S6、点击按钮开始测试；S7、完成全部样品的图像采集后，保存数据；S8、打开图库，设置颗粒的限定条件，输出数据；S9、测试完毕，关闭设备。本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
1.一种用于检测粒度和/或粒形的分析设备，其特征在于，包括 进样装置(I)，用于测试样品的装入并输送到分散系统(3 ); 计数装置(2)，位于进样装置(I)末端、分散系统(3)上方，用于记录测试样品的数目； 分散系统(3)，位于计数装置(2)下方，包括分散通道和狭缝，用于供测试样品在下落过程中经过从而进入测试区域； 光源(4),位于分散系统(3)的左下方,用于提供照射光源； 成像系统(5)，位于分散系统(3)的右下方，与光源(4)相对，包括镜头和高速图像探测器，用于采集测试样品的动态图像信息，并传送到图像处理系统(6); 图像处理系统(6)，与成像系统连接，用于显示测试样品动态图像，进行处理并输出测试样品的粒度和/或粒形数据。
2.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，所述进样装置(I)包括进样漏斗、敲打装置和进样槽。
3.如权利要求2所述的分析设备，其特征在于，在进样槽长度的1/3、2/3处分别设置一个不锈钢隔板，隔板下设置有孔洞，孔洞的大小递减。
4.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，所述进样装置(I)能够通过调节进样槽的振动频率来控制测试样品的进样速度，使得测试样品缓慢有序下落进入测试区域。
5.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，所述计数装置(2)为光电计数器。
6.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，所述分散系统(3)的狭缝大小为0.5~1 Omnin
7.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，所述光源(4)为激光光源，其曝光时间小于50ns o
8.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，所述成像系统(5)为高速摄像机，其能够通过调节拍照频率，及时捕捉经过测试区域的测试样品的动态图像信息。
9.如权利要求I所述的分析设备，其特征在于，还包括接样袋(7)，位于分散系统下方，用于接受落下的测试样品。
10.如权利要求I、之一所述的分析设备，其特征在于，所述进样装置、记数装置、分散系统、光源及成像系统集成于一体。
全文摘要
本发明提供了一种用于检测粒度和/或粒形的分析设备，包括进样装置(1)，用于测试样品的装入并输送到分散系统(3)；计数装置(2)，用于记录测试样品的数目；分散系统(3)，用于供测试样品在下落过程中经过从而进入测试区域；光源(4)，用于提供照射光源；成像系统(5)，用于采集测试样品的动态图像信息，并传送到图像处理系统(6)；图像处理系统(6)，用于显示测试样品动态图像，进行处理并输出测试样品的粒度和/或粒形数据。本发明克服了现有设备的检测速度、数据可靠性、操作便利性等方面存在的缺点，易于实现自动化操作，且能使工作效率得到明显提高。
文档编号G01N15/02GK102768172SQ201210228879
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者刘小雪, 唐春和, 张凯红, 李自强, 赵宏生 申请人:清华大学
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