CN109900616B - 一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法 - Google Patents

一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法 Download PDF

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Abstract

一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，包括：步骤一，将制备的泡沫浆体材料注入到试模中，当泡沫浆体材料固化后，将试模拆开，取出泡沫浆体材料试样，将试样切割成一定规格的正方体，再将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，其中N≥2；步骤二，通过数字图像处理技术得出步骤一中的每个子区域的泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距，步骤三，计算泡孔均匀度U，步骤四，比较每个子区域的泡孔均匀度U，U值越小，表明泡孔均匀度越好，该方法能够对泡沫浆体材料的泡孔均匀性进行量化，提高表征的准确性。

Description

一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法
技术领域
本发明涉及一种均匀度定量表征方法，具体是一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，属于泡沫浆体材料质量评价方法技术领域。
背景技术
泡沫浆体材料具有轻质、防火、保温隔热、环保、成本相对低廉等特点，有着广阔的应用前景。泡沫浆体材料固化后，泡孔的均匀性与泡沫浆体材料的力学和其他物理性能的好坏有着紧密的关系。
对于泡孔的均匀性表征方法，传统的是采用目测的方法，如果泡沫浆体材料试样断面上没有明显过大或过小的泡孔，则认为泡沫浆体材料的泡孔分布的均匀性良好；反之，则认为泡沫浆体材料的泡孔分布不均匀。这种目测的方法用来表征泡孔的均匀性，无法对泡沫浆体材料的泡孔均匀性进行量化，存在主观性强、准确性差的局限性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，该方法能够对泡沫浆体材料的泡孔均匀性进行量化，提高表征的准确性。
为了实现上述目的，本发明提供一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，包括如下步骤：
步骤一，将制备的泡沫浆体材料注入到试模中，当泡沫浆体材料固化后，将试模拆开，取出泡沫浆体材料试样，将试样切割成一定规格的正方体，再将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，其中N≥2；
步骤二，通过数字图像处理技术得出步骤一中的每个子区域的泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距，具体步骤为：
1)图像获取：将数码相机和试样截面的位置固定，对步骤一中选定的截面进行拍照；
2)对获取的截面图像进行黑白二值化处理；
3)借助于图像分析软件，将经过黑白二值化处理之后的截面图像导入图像分析软件，统计泡沫浆体材料泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距；
步骤三，计算泡孔均匀度U：
Figure BDA0001999609000000021
Ai为每个子区域中泡孔的面积和，
Figure BDA0001999609000000022
为Ai的平均值；Xi为每个子区域中泡孔的数量和，
Figure BDA0001999609000000023
为Xi的平均值；Di为每个子区域中泡孔的间距和，
Figure BDA0001999609000000024
为Di的平均值，n为划分子区域的数目，λ1、λ2、λ3为权重，λ1＝0.5，λ2＝0.2，λ3＝0.3；
步骤四，比较每个子区域的泡孔均匀度U，U值越小，表明泡孔均匀度越好。
进一步地，所述步骤一中，将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，是进行形式上的标记划分，并不是将截面***开来；在将正方体的其中一个截面分割成N×N个子区域之前，还包括用砂纸将切割出的正方体试样各截面磨平，将各截面表面的粉末用细毛刷除去，用洗耳球将各截面气孔内壁上的粉末吹净的步骤。
进一步地，所述步骤二中的图像获取过程中，需将相机设置为普通拍照模式，并保证每次的拍摄焦距恒定。
本发明通过将泡沫浆体材料的试样截面分割成多个面积相同的子区域，通过数字图像处理技术得出每个子区域的泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距，根据泡孔均匀度的计算公式得出每个子区域的泡孔均匀度值，实现了将泡孔面积分布均匀性、泡孔数量分布的均匀性、泡孔间距分布的均匀性的有机结合，形成一种新的泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，可快速准确判定泡沫浆体材料均匀度，克服了传统的方法无法对泡沫浆体材料的泡孔均匀性进行量化的不足，为进一步优化泡沫浆体材料制备工艺，提高泡沫浆体材料质量提供了理论依据和数据支撑。
附图说明
图1是试样截面分割示意图；
图2是图1的黑白二值化示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，包括如下步骤：
步骤一，将制备的泡沫浆体材料注入到试模中，当泡沫浆体材料固化后，将试模拆开，取出泡沫浆体材料试样，将试样切割成一定规格的正方体，再将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，其中N≥2；
步骤二，通过数字图像处理技术得出步骤一中的每个子区域的泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距，具体步骤为：
1)图像获取：将数码相机和试样截面的位置固定，对步骤一中选定的截面进行拍照；
2)对获取的截面图像进行黑白二值化处理；
3)借助于图像分析软件，将经过黑白二值化处理之后的截面图像导入图像分析软件，统计泡沫浆体材料泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距；
步骤三，计算泡孔均匀度U：
Figure BDA0001999609000000031
Ai为每个子区域中泡孔的面积和，
Figure BDA0001999609000000032
为Ai的平均值；Xi为每个子区域中泡孔的数量和，
Figure BDA0001999609000000033
为Xi的平均值；Di为每个子区域中泡孔的间距和，
Figure BDA0001999609000000034
为Di的平均值，n为划分子区域的数目，λ1、λ2、λ3为权重，λ1＝0.5，λ2＝0.2，λ3＝0.3；
步骤四，比较每个子区域的泡孔均匀度U，U值越小，表明泡孔均匀度越好。
为保留试样截面的完整性，所述步骤一中，将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，是进行形式上的标记划分，并不是将截面***开来；在将正方体的其中一个截面分割成N×N个子区域之前，还包括用砂纸将切割出的正方体试样各截面磨平，将各截面表面的粉末用细毛刷除去，用洗耳球将各截面气孔内壁上的粉末吹净的步骤，目的在于使试样截面上的气孔清楚地显示出来。
为保证图像获取的准确性，所述步骤二中的图像获取过程中，需将相机设置为普通拍照模式，并保证每次的拍摄焦距恒定。
表1统计了某种泡沫材料固化后三个试样截面的泡孔面积分布均匀性的相关数据。
表1某种泡沫浆体材料固化后三个试样的泡孔面积分布
Figure BDA0001999609000000041
表2统计了某种泡沫材料固化后三个试样截面的泡孔数量分布的均匀性的相关数据。
表2某种泡沫浆体材料固化后三个试样的泡孔数量分布
Figure BDA0001999609000000042
表3统计了某种泡沫材料固化后三个试样截面的泡孔间距分布的均匀性的相关数据。
表3某种泡沫浆体材料固化后三个试样的泡孔间距分布
Figure BDA0001999609000000051
根据公式
Figure BDA0001999609000000052
可计算出U1＝0.5*0.4252+0.2*0.1376+0.3*0.1712＝0.2915,
U2＝0.5*0.7113+0.2*0.0977+0.3*0.2744＝0.4575,
U3＝0.5*0.3697+0.2*0.2141+0.3*0.1067＝0.2597。
通过以上数据计算可以得出第三个试样截面的泡孔均匀性最好。

Claims (3)

1.一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将制备的泡沫浆体材料注入到试模中，当泡沫浆体材料固化后，将试模拆开，取出泡沫浆体材料试样，将试样切割成一定规格的正方体，再将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，其中N≥2；
步骤二，通过数字图像处理技术得出步骤一中的每个子区域的泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距，具体步骤为：
1)图像获取：将数码相机和试样截面的位置固定，对步骤一中选定的截面进行拍照；
2)对获取的截面图像进行黑白二值化处理；
3)借助于图像分析软件，将经过黑白二值化处理之后的截面图像导入图像分析软件，统计泡沫浆体材料泡孔面积、泡孔数量、泡孔间距；
步骤三，计算泡孔均匀度U：
Figure FDA0001999608990000011
Ai为每个子区域中泡孔的面积和，
Figure FDA0001999608990000012
为Ai的平均值；Xi为每个子区域中泡孔的数量和，
Figure FDA0001999608990000013
为Xi的平均值；Di为每个子区域中泡孔的间距和，
Figure FDA0001999608990000014
为Di的平均值，n为划分子区域的数目，λ1、λ2、λ3为权重，λ1＝0.5，λ2＝0.2，λ3＝0.3；
步骤四，比较每个子区域的泡孔均匀度U，U值越小，表明泡孔均匀度越好。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，其特征在于，所述步骤一中，将正方体试样的其中一个截面分割成N×N个面积相同的子区域，是进行形式上的标记划分，并不是将截面***开来；在将正方体的其中一个截面分割成N×N个子区域之前，还包括用砂纸将切割出的正方体试样各截面磨平，将各截面表面的粉末用细毛刷除去，用洗耳球将各截面气孔内壁上的粉末吹净的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的一种泡沫浆体材料泡孔均匀度定量表征方法，其特征在于，所述步骤二中的图像获取过程中，需将相机设置为普通拍照模式，并保证每次的拍摄焦距恒定。
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