基于特征顏色的稀土萃取過(guò)程離子組分含量檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、稀土萃取分離生產(chǎn)過(guò)程中，稀土離子組分含量的變化，會(huì)直接影響萃取分離生產(chǎn)過(guò)程及最終的稀土產(chǎn)品質(zhì)量。但由于檢測(cè)環(huán)境、方法、設(shè)備等問(wèn)題，實(shí)際生產(chǎn)中稀土離子組分含量的檢測(cè)仍主要通過(guò)人工取樣制樣，再到化驗(yàn)室檢測(cè)。這種方法存在不連續(xù)、非實(shí)時(shí)和費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，導(dǎo)致萃取生產(chǎn)過(guò)程控制不及時(shí)、耗能、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。
　　本文以稀土萃取分離過(guò)程為背景，針對(duì)現(xiàn)有萃取過(guò)程離子組分含量檢測(cè)設(shè)備存在的問(wèn)題，根據(jù)離子特征顏色能反應(yīng)離子組分含量變化的關(guān)系，按

2、照檢測(cè)分析的要求設(shè)計(jì)出一套適宜兩組分稀土元素萃取過(guò)程的離子組分含量檢測(cè)系統(tǒng)，完成了集自動(dòng)取樣制樣、圖像采集、檢測(cè)分析及檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交互等于一體的稀土離子組分含量檢測(cè)系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論為：
　?。?）根據(jù)檢測(cè)要求，對(duì)基于特征顏色的稀土萃取過(guò)程離子組分含量檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括取樣、制樣、圖像采集、檢測(cè)4個(gè)裝置，規(guī)劃了每個(gè)裝置功能，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；按系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的信號(hào)采集、

3、處理及控制電路；采用模塊化的方法，進(jìn)行了系統(tǒng)軟件功能的劃分，設(shè)計(jì)了下位機(jī)、PC機(jī)檢測(cè)流程結(jié)構(gòu)。
　?。?）通過(guò)Matlab實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)中的圖像處理功能，完成顏色特征值提取與處理。在RGB和HSI顏色空間下對(duì)稀土溶液圖像不同濾波方法進(jìn)行了對(duì)比，得出采用中值濾波能顯著減少環(huán)境和硬件設(shè)備對(duì)采集圖像的噪聲干擾；應(yīng)用Otsu分割算法去除采集圖像的背景，并通過(guò)區(qū)域匹配處理得到兩種顏色空間下稀土溶液的彩色圖像，對(duì)比分析得出HSI空間下分割效果

4、更好；采用顏色一階矩的方法獲得反映稀土離子組分含量的特征值，并對(duì)比分析了實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)溶液圖像H、S分量特征值與稀土離子組分含量的關(guān)系。
　?。?）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件下采集圖像的特征值通過(guò)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正，并研究了兩種檢測(cè)模型，第一種為采用經(jīng)QPSO優(yōu)化的ELM算法建立的檢測(cè)模型，建模速度快，仿真情況下最大誤差為0.96%；第二種為多項(xiàng)式擬合模型，對(duì)組分范圍在40%~81%的Nd/Pr溶液檢測(cè)的絕對(duì)誤差在0.6%以?xún)?nèi)，檢測(cè)精度相對(duì)較高。