基于特征顏色的稀土萃取過程離子組分含量檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、稀土萃取分離生產(chǎn)過程中，稀土離子組分含量的變化，會直接影響萃取分離生產(chǎn)過程及最終的稀土產(chǎn)品質(zhì)量。但由于檢測環(huán)境、方法、設(shè)備等問題，實際生產(chǎn)中稀土離子組分含量的檢測仍主要通過人工取樣制樣，再到化驗室檢測。這種方法存在不連續(xù)、非實時和費時費力的缺點，導(dǎo)致萃取生產(chǎn)過程控制不及時、耗能、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。
　　本文以稀土萃取分離過程為背景，針對現(xiàn)有萃取過程離子組分含量檢測設(shè)備存在的問題，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、照檢測分析的要求設(shè)計出一套適宜兩組分稀土元素萃取過程的離子組分含量檢測系統(tǒng)，完成了集自動取樣制樣、圖像采集、檢測分析及檢測數(shù)據(jù)存儲、交互等于一體的稀土離子組分含量檢測系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論為：
　?。?）根據(jù)檢測要求，對基于特征顏色的稀土萃取過程離子組分含量檢測系統(tǒng)進行總體方案設(shè)計，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。系統(tǒng)硬件包括取樣、制樣、圖像采集、檢測4個裝置，規(guī)劃了每個裝置功能，并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；按系統(tǒng)要求，設(shè)計了系統(tǒng)的信號采集、

3、處理及控制電路；采用模塊化的方法，進行了系統(tǒng)軟件功能的劃分，設(shè)計了下位機、PC機檢測流程結(jié)構(gòu)。
　　（2）通過Matlab實現(xiàn)了檢測系統(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顏色空間下對稀土溶液圖像不同濾波方法進行了對比，得出采用中值濾波能顯著減少環(huán)境和硬件設(shè)備對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，并對比分析了實驗與現(xiàn)場溶液圖像H、S分量特征值與稀土離子組分含量的關(guān)系。
　?。?）對現(xiàn)場條件下采集圖像的特征值通過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行校正，并研究了兩種檢測模型，第一種為采用經(jīng)QPSO優(yōu)化的ELM算法建立的檢測模型，建模速度快，仿真情況下最大誤差為0.96%；第二種為多項式擬合模型，對組分范圍在40%~81%的Nd/Pr溶液檢測的絕對誤差在0.6%以內(nèi)，檢測精度相對較高。