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A NEW ALGORITHM OF RELAXATION METHOD FOR PARTICLE ANALYSIS FROM FORWARD SCATTERED LIGHT

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China Particuology 2006年第1期4卷 13-19页

作者： Jianqi Shen mingxu su Junfeng Li University of Shanghai for Science and Technology Shanghai 200093 P. R. China

A new algorithm of the relaxation method is developed for the inversion of forward scattered light to obtain the size distribution of spherical particles. Numerical tests are performed for a laser particle analyzer using the Mie theory and the diffraction approximation. The algorithm efficiency, in the presence of experimental noises, is studied. The results show that the technique is fast in convergence, stable against random noise and insensitive to the distribution of particles and the initial trial distribution.

关键词： particle size analysis forward scattering inversion algorithm relaxation method

Simulation of ultrasonic attenuation in theelastic mixing particle system

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Chinese Journal of Acoustics 2018年第1期37卷 99-109页

作者： LI Yunsi su mingxu YANG Huinan FAN Fengxian CAI Xiaoshu Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering University of Shanghai for Science and Technology

For the study of predicting ultrasonic attenuation of elastic, spherical mixing par- ticles in the liquid-solid two-phase system, the Monte Carlo method （MCM） is introduced, serving as a probability and statistics technique to evaluate the inside ultrasonic events during the ultrasound propagation. On the basis of ultrasonic scattering and aborption, the continuous ultrasonic waves are represented as discrete and independent phonons. By recording the scat- tering events, tracing the trajectory of a moving phonon and calculating the number of phonons that finally reach the receiving transducer, the ultrasonic attenuation coefficient is obtained to be a frequence-dependent spectrum. Numerical investigations have been carried out to predict and compare the ultrasonic attenuation for a solid-liquid two-phase system with a single type particle. After verifing its feasibility, such a method is then appalied into mixing particle sys- tern, where the mixing iron particles and glass beads with various ratios are set as examples for the purpose of predicting ultrasonic attenuation for the monodisperse and polydisperse mixing particle systems. The results of MCM, the ECAH model, the Lloyd ~z Berry （LB） model and the Waterman model match well when the particle volume concentration is lower than 10%, corresponding to iron particles and glass beads respectively. In the case of two-phase system with mixing particles, it is shown that as the particle volume concentration increases to 10%, the variation of the ultrasonic attenuation coefficient with mixing ratio yields a nonlinear tendency. The physical properties of particles can also influence ultrasonic attenuation significantly.

关键词： Simulation of ultrasonic attenuation in theelastic mixing particle system

Particle size characterization by ultrasonic attenuation spectra

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Particuology 2008年第4期6卷 276-281页

作者： mingxu su, Minghua Xue, Xiaoshu Cai, Zhitao Shang, Feng Xu Institute of Particle and Two-Phase Flow Measurement, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China Institute of Particle and Two-Phase Flow Measurement University of Shanghai for Science and Technology Shanghai 200093 China

This paper contributes to extracting information from signals of broadband ultrasonic attenuation spectrum for effective utilization in particle size characterization. The single particle scattering model and the coupled-phase model are formulated simultaneously, the relationship between particle size distribution and ultrasonic spectrum is established, and a convergence criterion for calculation is quantified. Demonstration inversion by the optimum regularization factor method is carried out to yield typical numerical results for discussion. With the experimental set-up developed by the Institute of Particle and Two-Phase Flow Measurement (IPTFM) at the University of Shanghai for Science and Technology, sand sediment particle size is measured by attenuation spectrum and analyzed using the above inversion algorithm and theoretical models. To validate the proposed ultrasonic spectrum particle sizing method, results are compared with those obtained by microscopy.

关键词： Ultrasonic spectrum Particle Size Inversion

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基于卷积神经网络的混合颗粒分类法研究

光学学报 2019年第7期39卷 115-124页

作者：蔡杨苏明旭蔡小舒上海理工大学能源与动力工程学院

针对混合颗粒的分类问题,传统算法多利用颗粒的二值化图像提取其特征,并通过精细的特征设计结合BP神经网络、支持向量机(SVM)等分类器进行分类,但颗粒粘连以及不精确的特征设计都会严重影响分类的准确率。利用卷积神经网络提取颗粒的特... 详细信息

针对混合颗粒的分类问题,传统算法多利用颗粒的二值化图像提取其特征,并通过精细的特征设计结合BP神经网络、支持向量机(SVM)等分类器进行分类,但颗粒粘连以及不精确的特征设计都会严重影响分类的准确率。利用卷积神经网络提取颗粒的特征,通过区域建议网络(RPN)搜索颗粒的位置,同时建立分类器,并结合全卷积网络实现像素级的颗粒分割。对由球形、长条形及非规则形颗粒组成的混合流动颗粒体系进行实验研究,结果表明:利用人工特征设计的SVM法可以达到87%的分类精确率和召回率,而基于卷积神经网络的方法则可以达到97%的分类精确率和93%的召回率,并且对于非规则颗粒的数目中位径,该方法不仅可以将分析误差降低11%以上,还避免了传统方法需要精确设计人工特征等的不足,更易形成一个端对端的混合颗粒分类体系,为流动混合颗粒的图像在线分析提供了更加有效的思路。

关键词：测量颗粒分类卷积神经网络支持向量机

无水醋酸钠结晶过程中析晶温度和颗粒粒径在线测量

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化工学报 2019年第12期70卷 4664-4672页

作者：贾楠田昌苏明旭上海理工大学动力工程多相流动与传热重点实验室

结晶过程是化工单元操作中一种高效节能的固液分离与提纯技术,广泛应用于食品、医药、染料等生产过程。结合超声法、图像法和光学浊度法研究了无水醋酸钠的结晶过程,通过超声模型结合最优正则化反演算法求解晶体颗粒粒度分布,在线测量... 详细信息

结晶过程是化工单元操作中一种高效节能的固液分离与提纯技术,广泛应用于食品、医药、染料等生产过程。结合超声法、图像法和光学浊度法研究了无水醋酸钠的结晶过程,通过超声模型结合最优正则化反演算法求解晶体颗粒粒度分布,在线测量了不同降温速率和搅拌速率下的析晶温度、晶体尺寸和形貌变化。结果表明:较快的降温速率可促进晶体生长,搅拌速率较快初期晶体尺寸较大,但后期由于颗粒磨损致平均尺寸减小;相同条件下光学浊度法较超声法较早测得析出晶体,实验中析晶温度偏差低于15%;图像法直观观察到了晶体生长过程并较好表征了晶粒形貌,与超声法具有接近的晶粒增长趋势,当晶体稳定析出后两者体积中位径偏差在15%以内,均较好地反映了实验条件对结晶晶体尺寸的影响。光学方法可更精细体现结晶初期特征,而在结晶后期超声法仍可对粒径进行有效测量。

关键词：无水醋酸钠超声谱图像法结晶粒度分布测量

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基于超声衰减谱和相速度的颗粒粒径测量

化工学报 2014年第3期65卷 898-904页

作者：章维苏明旭蔡小舒上海理工大学颗粒与两相流测量研究所上海200093

超声波在颗粒两相体系中传播,包含了大量颗粒粒径信息,结合理论模型,通过提取超声波有效衰减谱和相速度谱分析了颗粒的粒径分布。实验中,对体积分数为10%的3种不同粒径分布的聚苯乙烯-水悬浊液,通过双样法和插入取代法(单样法)分别获得... 详细信息

超声波在颗粒两相体系中传播,包含了大量颗粒粒径信息,结合理论模型,通过提取超声波有效衰减谱和相速度谱分析了颗粒的粒径分布。实验中,对体积分数为10%的3种不同粒径分布的聚苯乙烯-水悬浊液,通过双样法和插入取代法(单样法)分别获得宽带超声波衰减谱与相速度谱,以ECAH模型为理论基础,并分别用Twomey、ORT和Davidon-Fletcher-Powell优化算法,反演出悬浊液颗粒粒径分布。测量结果与显微镜图像法结果进行对比,中位径误差小于15%,表明了利用超声波衰减谱法(UASA)和相速度谱法(UPVSA)测量悬浊液颗粒粒径分布的可行性与可靠性。

关键词：超声波衰减谱相速度谱粒度分布模型测量

基于图像法表征复杂背景下石膏雨液滴实验研究

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仪器仪表学报 2020年第9期41卷 224-231页

作者：田昌蔡杨苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为实现基于图像法的石膏雨沉降状态监测,首先通过多次鲁棒主成分分析法(RPCA)进行图像前背景分离消除复杂背景的干扰,利用顶帽变换(Top-Hat)算法对液滴图像对比度进行增强,利用维纳滤波去噪,结合最大类间方差法(OTsu)进行图像二值化处理... 详细信息

为实现基于图像法的石膏雨沉降状态监测,首先通过多次鲁棒主成分分析法(RPCA)进行图像前背景分离消除复杂背景的干扰,利用顶帽变换(Top-Hat)算法对液滴图像对比度进行增强,利用维纳滤波去噪,结合最大类间方差法(OTsu)进行图像二值化处理;然后由闭运算连接液滴并光滑液滴边缘,采用孔洞填充以及椭圆拟合获得完整的石膏雨液滴,根据清晰度阈值剔除图像中的干扰物体;最后通过改进的分水岭算法对粘连液滴进行分割,利用Regionprops函数提取石膏雨液滴当量直径、浓度等特征信息。实验结果显示,基于本文方法的复杂背景下液滴颗粒特征结果与均匀背景下采用Image J软件分析结果一致性较好,液滴等效圆平均粒径偏差小于3%。

关键词：石膏雨图像法液滴测量鲁棒主成分分析法改进分水岭算法

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超细颗粒悬浊液超声衰减谱与声速谱测量研究

仪器仪表学报 2010年第2期31卷 241-247页

作者：侯怀书苏明旭蔡小舒上海理工大学颗粒与两相流测量技术研究所上海200093

将短时傅里叶变换应用于超细颗粒两相介质中超声脉冲信号处理和时频谱联合分析,采用变声程方式,提出了一种对超细颗粒两相介质声衰减谱与声速谱同时测量的方法,并对平均粒径281nm的ZnO-H2O悬浊液超声衰减谱与声速谱进行实验研究。

关键词：超声短时傅里叶变换衰减谱声速谱

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超声非接触式水煤浆粒度表征的研究

中国电机工程学报 2011年第S1期31卷 181-186页

作者：呼剑苏明旭蔡小舒上海理工大学颗粒与两相流测量研究所上海市杨浦区200093

为研究在线监测水煤浆粒度分布,进行了基于超声衰减谱法的理论与实验研究。将ECAH模型叠加复散射效应描述超声波在高浓度浆料中的传播,得出声衰减计算方法,结合最优正则化算法进行粒度分布的反演计算。实验研究中使用一对中心频率为5MH... 详细信息

为研究在线监测水煤浆粒度分布,进行了基于超声衰减谱法的理论与实验研究。将ECAH模型叠加复散射效应描述超声波在高浓度浆料中的传播,得出声衰减计算方法,结合最优正则化算法进行粒度分布的反演计算。实验研究中使用一对中心频率为5MHz的宽频超声换能器进行了接触式和非接触式测量,发展了一种用于非接触式测量的超声信号处理方法:基于超声衰减系数的指数拟合谱。由该方法得到的非接触式测量结果与接触式测量结果基本吻合,将测量结果与光学显微镜测量结果进行比较,证实了非接触式超声衰减谱法粒度表征技术的可行性。

关键词：超声水煤浆非接触测量粒度分布衰减谱