專利名稱：分析基體孔徑的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于識別具有均勻或特定孔徑的用來分離顆粒物質(zhì)或形成阻隔，例如阻隔薄膜、膜或過濾器的基體的系統(tǒng)和方法，以及以非破壞方式估算其孔徑的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
設(shè)計為從流體、玻璃、光和固體中分離顆粒物質(zhì)的基體在本領(lǐng)域是已知的。一類這種基體是膜系統(tǒng)。這些膜系統(tǒng)通常利用能夠分離流體混合物或從流體中分離固體或顆粒的阻隔。一個實例包括設(shè)計為從微咸水或鹽水中除去鹽的反滲透膜。另一個實例包括超濾膜，其可以從液體中除去較高分子量有機(jī)化合物。另一類基體是壁流式過濾器。壁流式過濾器通常是陶瓷基的，根據(jù)尺寸從流體中分離顆粒。壁流式過濾器的常見設(shè)計包含成型的陶瓷制品，其具有在一個方向上延伸通過該制品的流動通道。壁流式過濾器在一個方向上具有限定了流動通道的一系列壁，所述壁通常排列成使得壁和流動通道是相互平行設(shè)置的并且所述壁和通道延伸通過所述成型的陶瓷制品。在垂直于所述壁和流動通道的方向上，所述壁流式過濾器通常展示出一致的橫截面形狀。所述橫截面形狀可以是適于壁流式過濾器預(yù)定用途的任意形狀。所述橫截面形狀可以是圓形、橢圓形、正方形、長方形、多面體或者由正方形、長方形或多面體成型部件的組合定義的形狀。在一些實施方案中，所述壁流式過濾器表現(xiàn)出在每一端具有所期望的橫截面形狀的兩個面，流動通道垂直于過濾器的所述面并從一端或面延伸到另一端或面。這種排列通常被稱為蜂窩式設(shè)計，因為過濾器的每一端看起來類似蜂窩。所述壁流式過濾器可以具有正方形或長方形橫截面形狀。在另一個優(yōu)選的實施方案中，壁流式過濾器包含多個單獨形成的部件，其被組裝在一起在垂直于流動通道的方向上形成所期望的橫截面。在這種最后的情況中，壁流式過濾器的橫截面包含用于制備壁流式過濾器的部件的橫截面的組合并且可以被設(shè)計為具有任何所期望的形狀。壁流式過濾器通常被布置為具有限定多個流動通道的多個壁。在壁流式過濾器中，在一端每隔一個流動通道被堵塞，使得流體不能流過流動通道被堵塞的一端。在另一端相鄰的通道以類似的方式被堵塞。這種排列形成了這樣的結(jié)構(gòu):每個流動通道在一端是敞開的并且相對的一端是堵塞的。每個流動通道都被相對端被堵塞的通道包圍。為了從流體料流中分離顆粒，所述流體料流通過過濾器的一端被引入到這一端的流動通道中。因為流動通道的另一端被堵塞，流體只能通過流動通道的多孔壁流出過濾器并進(jìn)入到與引入流體的流動通道相鄰的流動通道中。有流體流入的流動通道在流體進(jìn)入的相對端是敞開的。通常地，在流體最初進(jìn)入的流動通道和與其相鄰的流動通道之間保持壓力差以驅(qū)使流體通過流動通道壁。包含在流體中的尺寸大于流動通道壁上孔的尺寸的顆粒物質(zhì)保留在流體進(jìn)入的流動通道的壁上。流出過濾器相對端的流體基本上不含尺寸大于流動通道的壁中孔尺寸的顆粒。在一個實施方案中，壁流式過濾器的制造方法經(jīng)調(diào)整用于生產(chǎn)具有相對均勻的孔的壁以促進(jìn)所期望的分離。陶瓷壁流式過濾器的設(shè)計和制造在本領(lǐng)域是眾所周知的，不是本發(fā)明的主題?？梢杂米鞅∧せ蚰さ幕w基本上是平的，待分離或純化的流體與薄膜的一側(cè)接觸，不被允許通過薄膜，或者所需要的流體通過薄膜并被收集在相對側(cè)上，而不需要的材料保留在原來的接觸表面上。在其他實施方案中，基體以另一種方式排列在具有用于進(jìn)料待分離流體的入口和用于回收純化的流體的出口的設(shè)備中。該出口可以遠(yuǎn)離實際的分離器件。這種類型的結(jié)構(gòu)的實例是壁流式過濾器、中空纖維膜和螺旋卷式膜系統(tǒng)。在包含這些膜或過濾器的設(shè)備中，制造中的均勻性可以產(chǎn)生一致的最終應(yīng)用性能，從而使得不需要的流體或顆粒物質(zhì)不會流入回收的流體中。如果所述膜或過濾器具有大于所需孔徑的孔或具有太大范圍的孔徑，則不需要的顆粒物質(zhì)可以通過所述膜或過濾器，或者所述膜或過濾器不能以有效的方式發(fā)揮作用。這些問題可能使得它們不適合使用。因此需要識別膜或過濾器以及含有它們的系統(tǒng)，它們由于太大的孔徑、太小的孔徑或者寬范圍的孔徑而不能進(jìn)行需要的分離。用來識別壁流式過濾器中缺陷的方法和裝置在本領(lǐng)域是已知的，參見 Kato 的 US2009/0051909、Gargano 等人的 US2007/0022724、Gargano 等人的US2007/0238191、Hi jikata 等人的 US5, 102，434 和 Zoeller III 的 US7, 520，918，全部以引用方式并入本文。所有這些公開的系統(tǒng)和方法涉及識別壁流式過濾器的顯著缺陷并且需要使用高度定向的光源一一激光器，其中使用光的非常薄的層用來對離開壁流式過濾器的顆粒物質(zhì)進(jìn)行定位。這些方法需要光的薄層位于離壁流式過濾器表面有限距離的地方。壁流式過濾器的孔徑通常利用水銀孔隙度測試確定。該測試需要除去小部分壁流式過濾器用于分析。因此，使用該測試測量壁流式過濾器的孔徑破壞壁流式過濾器。Miyashita的美國公開2006/0174695，第3頁第0033至0035段公開了如上述專利和專利公開中描述的系統(tǒng)，其中壁式過濾器的孔徑可以被估算。這需要測量進(jìn)料到壁式過濾器的顆粒尺寸并添加分析設(shè)備來分析離開壁流式過濾器的顆粒的尺寸和分布。這類分析設(shè)備的實例包括光散射型顆粒計數(shù)器、離心沉降或重力沉降型粒徑測量設(shè)備和能夠測量粒徑和粒徑分布的專用圖像處理設(shè)備。這些方法中的一些需要復(fù)雜的設(shè)備或數(shù)據(jù)分析，通常需要大量的時間來進(jìn)行分析。仍然需要識別含有不可接受的尺寸或不可接受的孔徑分布的孔的膜、過濾器和含有膜或過濾器的系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，它以非破壞性的方式操作，以及時的方式地識別這些問題(例如作為制造過程中的一部分)，并且它不需要復(fù)雜的分析測量設(shè)備。還需要這種系統(tǒng)以相當(dāng)快的方式提供結(jié)果。發(fā)明概述本發(fā)明是一種用于確定基體是否具有可接受的孔徑和/或均勻性的系統(tǒng)，其中所述基體適用于分離流體，具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含有該基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，該系統(tǒng)包括:a)顆粒發(fā)生器，能夠產(chǎn)生可控尺寸的顆粒，該尺寸大于該基體適用于從第一表面運送到第二表面的顆粒的尺寸；b)用于產(chǎn)生基體第一和第二表面之間的壓力差的系統(tǒng)；c)與基體或含基體設(shè)備的出口分置的光源，其適用于照射從基體或者含基體設(shè)備的出口離開的顆粒；d)從顆粒發(fā)生器到基體第一表面的封閉流路；e)基體或設(shè)備支架，其適用于將基體或設(shè)備支撐在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置；f)以下中的一個或多個:i)圖像捕獲系統(tǒng)，該圖像捕獲系統(tǒng)捕獲從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光，或ii)不透明或不透光的外殼，其包圍與基體第二表面或含基體設(shè)備的出口相鄰的空間；其中所述光源被布置成使得由光源發(fā)射的光與穿過基體第二表面或含基體設(shè)備出口的顆粒在外殼內(nèi)接觸。在另一個優(yōu)選的實施方案中，該系統(tǒng)進(jìn)還包括h)計算機(jī)接口，其中從基體或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光的圖像與一個或多個參考圖像的比較由連接到該系統(tǒng)的計算機(jī)進(jìn)行。另外，本發(fā)明是一種方法，包括:i)提供根據(jù)本申請描述的實施方案之一的系統(tǒng)；ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中；iii)將與基體的孔尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差；iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)基體第二表面上方或含基體設(shè)備出口上方的空間，所述方式使得經(jīng)過基體或離開含基體設(shè)備出口的顆粒散射光；v)監(jiān)測從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光；以及vi)將散射的光與一個或多個參考圖像比較。在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于分析基體或含有基體設(shè)備的孔徑的系統(tǒng)，其中所述基體適用于分離流體，并具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含有該基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，包括:a)顆粒發(fā)生器，能夠產(chǎn)生可控尺寸的顆粒，該尺寸與該基體的孔徑基本上相當(dāng)；b)用于產(chǎn)生基體第一和第二表面之間的壓力差的系統(tǒng)；c)與基體或含基體設(shè)備的出口分置的光源，其適用于照射從基體或者含基體設(shè)備的出口離開的顆粒；d)從顆粒發(fā)生器到基體第一表面的封閉流路；e)基體或設(shè)備支架，其適用于將基體或設(shè)備支撐在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置；以及f) 一個或多個參考圖像。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述系統(tǒng)還包括g)圖像捕獲系統(tǒng)，該圖像捕獲系統(tǒng)捕獲從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種方法，其包括:i)提供一種用于分析基體或含基體設(shè)備的孔徑的系統(tǒng)，其中所述基體適于分離流體，并具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，該系統(tǒng)包括:a)顆粒發(fā)生器，能夠產(chǎn)生可控尺寸的顆粒，該尺寸與該基體的孔徑基本上相當(dāng)；b)用于產(chǎn)生基體第一和第二表面之間的壓力差的系統(tǒng)；c)與基體或含基體設(shè)備的出口分置的光源，其適用于照射從基體或者含基體設(shè)備的出口離開的顆粒；d)從顆粒發(fā)生器到基體第一表面的封閉流路；e)基體或設(shè)備支架，其適用于將基體或設(shè)備支撐在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置；ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中；iii)使與基體的孔尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差；iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)在基體第二表面上方或含基體設(shè)備出口的上方的空間，所述方式使得通過基體或從含基體設(shè)備出口離開的顆粒散射光；v)監(jiān)測從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光；vi)將散射的光與一個或多個參考圖像比較。在另一個實施方案中，本發(fā)明包括基體的質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述基體適于分離流體，具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含有該基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，該系統(tǒng)包括:a)顆粒發(fā)生器，能夠產(chǎn)生可控尺寸的顆粒，該尺寸大于該基體適用于從第一表面運送到第二表面的顆粒的尺寸山)用于產(chǎn)生基體第一和第二表面之間的壓力差的系統(tǒng)；c)與基體或含基體設(shè)備的出口分置的光源，其用于照射從基體或者含基體設(shè)備的出口離開的顆粒；d)從顆粒發(fā)生器到基體第一表面的封閉流路；e)基體或設(shè)備支架，其適用于將基體或設(shè)備支撐在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置；f)不透明或不透光的外殼，其包圍與基體第二表面或含基體設(shè)備的出口相鄰的空間；g)位于外殼中的光傳感器，其適用于感測到散射光強(qiáng)度不同于設(shè)定強(qiáng)度的時機(jī)；其中所述光源被布置成使得由光源發(fā)射的光與穿過基體第二表面或含基體設(shè)備出口的顆粒在外殼內(nèi)接觸。在另一個實施方案中，本發(fā)明是一種識別基體的孔是否在限定范圍外的方法，其中所述基體或含基體設(shè)備適用于分離流體，并具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含有該基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，所述方法包括:i)提供根據(jù)前面段落的系統(tǒng)；ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中；
iii)使與基體的孔尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差；iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)基體第二表面或含基體設(shè)備出口上方的空間，所述方式使得穿過基體或從含基體設(shè)備出口離開的顆粒散射光；其中設(shè)置光傳感器來識別由顆粒散射的光強(qiáng)度在限定范圍外的時機(jī)。應(yīng)當(dāng)理解上面提到的方面和實例是非限定性的，正如在本發(fā)明內(nèi)存在其它情況，如本文示出和描述的。通過仔細(xì)選擇參考圖像，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以被用作質(zhì)量控制系統(tǒng)。在優(yōu)選的實施方案中，所述系統(tǒng)和方法可以被引入制造工廠作為在線質(zhì)量控制方法。當(dāng)孔徑和散射光強(qiáng)度之間有關(guān)聯(lián)時，本發(fā)明的方法可以被用來估算整個基體上的孔徑。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法允許以非破壞性的方式識別具有不可接受的孔徑和空間非均勻性的基體和系統(tǒng)，而不需要復(fù)雜的分析裝置。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法在一定時間內(nèi)提供結(jié)果使得所述系統(tǒng)和方法可以被用作在線質(zhì)量控制方法。


圖1示出了本發(fā)明系統(tǒng)的一個實施方案。圖2不出了本發(fā)明系統(tǒng)的另一個實施方案。圖3和4示出了由從光源中心穿過基體出口上方中心點獲得的線與穿過圖像捕獲系統(tǒng)中心點和基體出口中心點的線形成的相對角度。發(fā)明詳述本文列出的解釋和說明是為了使本領(lǐng)域其他技術(shù)人員熟悉本發(fā)明、其原理及其實際應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)最適于特定用途的需要以各種形式改變和應(yīng)用本發(fā)明。相應(yīng)地，如上述的本發(fā)明的特定實施方案不是為了窮舉或限定本發(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)參考上面的描述來確定，而應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所賦予的等同的全部范圍確定。公開的所有文章和參考文獻(xiàn)，包括專利申請和公開，為所有目的以引用方式并入。其他組合也是可能的，如從以下權(quán)利要求中收集的，其在此也以引用方式并入本書面說明書。本申請總體上涉及用于分析基體的孔徑變異度(variability)和估算基體的孔徑的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以被用作獨立式分析系統(tǒng)和方法，或者被納入這種基體的生產(chǎn)系統(tǒng)的質(zhì)量控制系統(tǒng)和方法中。所述系統(tǒng)可以被集成到整體系統(tǒng)中或者可以是部件的組件和/或子組件。特別地，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以被用來識別孔徑在設(shè)定范圍外的基體，用來識別在制造系統(tǒng)中孔徑變異度的趨勢、整個基體上的孔徑變異度，并且可以被用來快速估算基體的孔徑而不破壞基體。由所述系統(tǒng)和方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以使用標(biāo)準(zhǔn)過程監(jiān)測和分析系統(tǒng)分析、記錄和跟蹤。如前所述的本發(fā)明的系統(tǒng)還包括任意組合的一種或多種以下特征:一個或多個光傳感器，位于外殼中適用于感測散射光的強(qiáng)度；所述傳感器是一個或多個光電二極管、光電倍增管或照相機(jī)；光源提供高度定向的光并形成光的薄層；光的薄層被布置在由基體或含基體設(shè)備出口形成的平面平行的平面上；光源是激光器；光傳感器被連接到外殼的布置為朝向基體或含基體設(shè)備出口的一側(cè)上；計算機(jī)接口，其中從基體或含基體設(shè)備出口離開的顆粒所散射的光的圖像與一個或多個參考圖像的比較由連接到該系統(tǒng)的計算機(jī)進(jìn)行；圖像捕獲系統(tǒng)，其中從基體第二表面或含基體設(shè)備出口離開的顆粒所散射的光被圖像捕獲系統(tǒng)捕獲；基體是具有兩個面的陶瓷基蜂窩過濾器，一個用于引入含有顆粒的流體，另一個供流體通過蜂窩過濾器的多孔壁后流出；圖像捕獲系統(tǒng)被布置在基體的第二表面或含基體設(shè)備出口的對面；計算機(jī)軟件，適于圖像分析；參考圖像，包含在限定的時間期內(nèi)分析的所有基體的圖像；本文公開的系統(tǒng)的任何其它特征以及列舉特征的優(yōu)選實施方案。如本文之前描述的本發(fā)明的方法可以用前面句子中描述的系統(tǒng)特征的任意組合以及用任意一個或多個方法步驟和特征的任意組合進(jìn)行，包括列出的每一個特征的優(yōu)選實施方案，包括:參考圖像取自三個或更多個具有不同孔徑和相應(yīng)散射光強(qiáng)度的基體；提供參考基體的孔徑圖；通過在基體的多個位置測量參考基體的孔形成參考基體的孔徑圖；通過在基體的多個位置測量參考基體的孔形成參考基體的孔徑圖；通過比較基體監(jiān)測圖像的光強(qiáng)度和參考基體的光強(qiáng)度并從比較和參考基體的孔徑圖估算孔徑來估算基體的孔徑；利用適于圖像分析的計算機(jī)軟件估算孔徑；根據(jù)顆粒散射光和參考圖像的比較，識別表現(xiàn)出孔徑或孔徑變異度在限定范圍外、高于限定范圍或低于限定范圍的基體；參考圖像包含在限定時間期內(nèi)分析的所有基體的圖像；根據(jù)顆粒散射光的捕獲圖像和參考圖像的比較，識別偏離可接受孔徑或孔徑變異度的基體；以及本文公開的其他方法步驟或特征。本文所用的基體是指包含過濾層的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，本文所用的基體是指具有固有厚度的材料，即壁和兩個表面，第一表面和第二表面，其中所述表面能夠由兩個表面之間材料的不同而與另一個區(qū)別。能夠相互區(qū)別意味著兩個表面可以被布置成使得流體可以被迫通過基體的壁以從第一表面運輸?shù)降诙砻?。過濾層是指設(shè)計為分離流體料流的組分或從流體料流中分離流體料流所含組分的材料。過濾層可以根據(jù)過濾層的孔徑執(zhí)行分離操作。通常地，當(dāng)過濾層被設(shè)計為根據(jù)尺寸分離材料時，孔徑被小心地設(shè)計?；w可以采取允許第一表面和第二表面彼此隔絕的任意形式，以迫使流體通過基體。這種形式的實例包括壁流式過濾器、平片、薄膜、中空纖維、螺旋卷膜系統(tǒng)等。在使用過程中，基體可以被暴露或可以被布置在系統(tǒng)內(nèi)。當(dāng)基體用于系統(tǒng)中時，該系統(tǒng)通常被設(shè)計為第一表面與第二表面分離。這一系統(tǒng)通常具有將流體混合物進(jìn)料到基體第一表面的入口和除去通過基體壁的部分流體的出口。在基體是如前所述的壁流式過濾器的實施方案中，所述壁流式過濾器具有兩個面，即端部，其優(yōu)選在垂直于流動通道方向的方向上是平的。所述流動通道優(yōu)選定向為垂直于壁流式過濾器兩個面的平面。在壁流式過濾器的一端是流動通道的開口。與開口端相對的流動通道的一端用能夠防止流體流出流動通道的材料堵塞。在一個面上的每個敞開的通道都被堵塞的流動通道包圍。以相同的方式，在一個面上的每個堵塞的流動通道都被敞開的流動通道包圍。在另一端，堵塞的通道是敞開的，敞開的通道是堵塞的。這種設(shè)計的結(jié)果是，當(dāng)流體在入口端被引入從而與基體的第一表面接觸，并且在基體的第一表面有比基體的第二表面更高的壓力時，流體穿過基體的壁從第一表面流到第二表面。只要所述流體含有尺寸大于孔的材料，該材料即保留在基體的第一表面上。如本文所用的分離流體的組分是指根據(jù)組分的尺寸通過基體分離流體的不同部分。如本文所用的基體的第一表面是與入口接觸的表面或流動通道。如本文所用的基體的第二表面是與出口連通的表面或流動通道?？讖绞侵富w中包含的開口的最大尺寸。通常地，基體被設(shè)計為具有可控的最大孔徑使得基體能夠從流體中分離具有一定尺寸的顆粒物質(zhì)?？讖奖辉O(shè)計為分離包含在流體料流中具有一定尺寸的顆?；蚧衔?。因此，優(yōu)選基體的孔徑基本上是均勻的。如本文所用的基本上均勻是指基體的大部分孔在限定范圍內(nèi)?？讖娇山邮芊秶拇_定受基體性質(zhì)、基體使用所決定的必要公差和利用的圖像分析技術(shù)的靈敏度影響。如本文所用的偏離所限定尺寸或可接受的尺寸范圍是指測試基體的孔不符合限定的孔徑、孔徑范圍、孔徑變異度或其任意組合。這些參數(shù)隨著基體系統(tǒng)的不同而不同，由制造商或用戶定義。如本文所用的出口是指用于已經(jīng)通過基體的壁從第一表面到第二表面的流體的出口，該出口被用來除去經(jīng)過基體第二表面附近的流體。就壁流式過濾器而言，基體是指流動通道的壁，設(shè)備出口是指與流動通道連通的壁流式過濾器的端部，該流動通道與基體的第二表面連通。如本文所用的空間均勻性是指在整個基體上孔徑是相當(dāng)均勻的。本發(fā)明的系統(tǒng)含有顆粒源。所述顆?？梢园叽缗c設(shè)計的基體孔基本相同并且當(dāng)其穿過基體的出口并通過光層時能夠散射光的任意顆粒。如本文所用的基本上相同的尺寸是指所述顆粒具有一定的尺寸分布，其中當(dāng)孔徑是不期望地小時，很少有顆粒流出基體，當(dāng)孔徑是不期望地大時，大部分顆粒流出基體。當(dāng)如此擇粒徑分布時，散射光強(qiáng)度在孔徑大時會是最大的，所有顆粒會通過基體，并且散射光強(qiáng)度在孔徑小時最小，幾乎所有顆粒會被基體捕獲。基體捕獲顆粒的機(jī)理可能隨著基體類型和形態(tài)以及顆粒類型和形狀的不同而不同。因此，優(yōu)選的顆粒尺寸使用已經(jīng)描述的選擇標(biāo)準(zhǔn)憑經(jīng)驗確定。利用的顆粒必須能夠在流體中擴(kuò)散。如本文所用的流體是當(dāng)經(jīng)受壓力差時流動的材料。優(yōu)選地，本文所用的流體處于液態(tài)或氣態(tài)，更優(yōu)選處于氣態(tài)。所述顆粒可以是固體、液體或氣體，只要該顆粒散射光即可，更優(yōu)選地它們是固體或液體?？傮w而言，所述顆粒源是顆粒發(fā)生器，其是可以形成具有所需性能和所需尺寸的顆粒的任意設(shè)備或系統(tǒng)。在一個實施方案中，所述顆粒由液體材料形成。顆粒流體優(yōu)選是細(xì)液滴或液體在空氣中的懸浮液，即薄霧或霧。優(yōu)選地，在該實施方案中的顆粒發(fā)生器是產(chǎn)生細(xì)顆粒薄霧的設(shè)備，例如噴灑器、噴霧器、霧化器等。用于形成顆粒的液體可以是能夠形成散射光的顆粒的任意液體?？墒褂玫膬?yōu)選的液體包括水、二醇等，優(yōu)選水。在另一個實施方案中，所述顆?？梢允菬?、煙灰、香、小麥粉等。任何產(chǎn)生這類顆粒的系統(tǒng)可以被用作顆粒發(fā)生器。優(yōu)選地，所述顆粒被分散在載流體中。所述載流體根據(jù)基體的性質(zhì)和設(shè)計用基體分離的材料確定。優(yōu)選地，所述流體是氣體。所述顆粒可以被分散在不損害基體的任意氣體中。所述氣體可以是空氣、氧氣、氮氣、二氧化碳或惰性氣體。優(yōu)選地，所述氣體是空氣。優(yōu)選地，在將顆粒分散于其中之前，所述空氣被過濾以除去夾帶的顆粒物質(zhì)。在一些實施方案中，所述系統(tǒng)可以包含氣體源?？梢允褂萌魏文軌蜉斔皖w粒并且不損害其被布置在其中的基體或系統(tǒng)的氣體源。氣體源可以是所需氣體的壓力罐，鼓風(fēng)機(jī)，優(yōu)選帶有氣體過濾器，或其組合。
所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于將顆粒分散到載流體中的設(shè)備。可以使用有利于顆粒分散到載流體并促進(jìn)顆粒與基體接觸的任何系統(tǒng)。這類分散設(shè)備包括噴霧器、含有葉輪或空氣噴射的混合腔室、靜態(tài)混合器、超聲波霧化器或再循環(huán)裝置。在一個實施方案中，所述分散設(shè)備是顆粒被引入的腔室，其進(jìn)一步含有將顆粒分散到空氣中的鼓風(fēng)機(jī)，優(yōu)選地還含有葉輪。所述系統(tǒng)利用一種用于產(chǎn)生跨越基體壁的壓力差的設(shè)備。所述壓力差在基體的第一表面和基體的第二表面之間，特別地基體的第一表面上的壓力大于基體第二表面上的壓力。可以使用任何產(chǎn)生壓力差的設(shè)備。在一個實施方案中，可以使用增加基體的第一表面上壓力的設(shè)備。增加基體第一表面上壓力的設(shè)備的實例包括空氣鼓風(fēng)機(jī)、壓力氣體罐、氣體壓縮機(jī)及其組合。在另一個實施方案中，可以使用降低基體第二表面上壓力的設(shè)備。在一個優(yōu)選的實施方案中，在與第二表面接觸的區(qū)域形成真空。在與基體第二表面接觸的區(qū)域形成真空的手段的實例包括真空泵、分子擴(kuò)散泵、注射泵或其組合。壓力差被選擇成使得載流體通過基體壁從第一表面被驅(qū)動到第二表面并從第二表面被帶走。所需的特定壓力差取決于基體的性質(zhì)、流體通過基體的輸送性質(zhì)、流體的性質(zhì)和基體孔徑?？梢岳脤?dǎo)致載流體通過基體壁從第一表面到第二表面的任何壓力差。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述壓力差是約I帕斯卡或更大，更優(yōu)選約4帕斯卡或更大，最優(yōu)選約6帕斯卡或更大。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述壓力差是約100帕斯卡或更小，更優(yōu)選約50帕斯卡或更小，最優(yōu)選約30帕斯卡或更小。所述光源是任何定向光源，其可以提供相對平的光層，該光層可以以可控方式布置在平行于基體或含基體設(shè)備出口的平面中。優(yōu)選地，所述光源是激光器。優(yōu)選的可用激光器包括氣體激光器、固態(tài)激光器和半導(dǎo)體激光器。為了將光束成形為光層，所述激光器可以通過透鏡或其它定向光的裝置定向。對所用光的波長沒有限制，只要由顆粒散射的光可以被人或監(jiān)測系統(tǒng)檢測到。產(chǎn)生的光可以是任何對人或監(jiān)測系統(tǒng)可見的波長。優(yōu)選地光的波長在380至750納米范圍內(nèi)。所述光可以是單色的，具有一種顏色。所述光也可以被從基體流出的顆粒用來產(chǎn)生熒光或磷光。通過用熒光或磷光標(biāo)記物涂布、摻雜或化學(xué)標(biāo)記而發(fā)熒光或磷光的顆粒可以被激發(fā)并可見或者使用具有會導(dǎo)致顆粒發(fā)熒光或磷光的光檢測至1J。優(yōu)選所述光源表現(xiàn)出與突光或磷光顆粒發(fā)突光或磷光時的波長相匹配的波長。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述熒光或磷光顆粒被分散在流體中。優(yōu)選的熒光或磷光顆粒包括熒光或磷光化合物，例如熒光素、羅丹明、藻紅蛋白、鉬(II)四-內(nèi)消旋-氟苯基卟吩和鈀(II)四-內(nèi)消旋-氟苯基卟吩等。所述光層的位置可以是使得在顆粒散射光產(chǎn)生的圖像中可以識別出從基體或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒的位置。優(yōu)選地，所述光層被布置在離測試基體或設(shè)備約0.1mm或更大，更優(yōu)選約0.5mm或更大，最優(yōu)選約Imm或更大的位置。優(yōu)選地，所述光層被布置在離測試基體或設(shè)備約40mm或更小，更優(yōu)選約20mm或更小，甚至更優(yōu)選約15mm或更小，最優(yōu)選約5mm或更小的位置。所述光層應(yīng)當(dāng)具有足夠的厚度，使得顆粒通過所述光層時會可見地散射光。優(yōu)選所述光層具有約0.05mm或更大，更優(yōu)選約0.2mm或更大，最優(yōu)選約Imm或更大的厚度。優(yōu)選所述光層表現(xiàn)出約50mm或更小,更優(yōu)選約30mm或更小，最優(yōu)選約IOmm或更小的厚度。所述系統(tǒng)優(yōu)選包括一個計算機(jī)接口。可以使用與計算機(jī)相連的任何標(biāo)準(zhǔn)接口。這一接口的功能是允許捕獲的圖像被存儲或與參考圖像比較。所述接口也可以允許操作員根據(jù)期望或需要調(diào)用參考圖像或測試圖像。所述接口也可以允許來自圖像的數(shù)據(jù)被用于過程控制系統(tǒng)或過程數(shù)據(jù)收集和/或分析系統(tǒng)。這種計算機(jī)接口在本領(lǐng)域是眾所周知的。本發(fā)明的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包含數(shù)據(jù)處理或計算系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以完成上文列舉的任何功能。本發(fā)明的系統(tǒng)可以通過接口連接到獨立的個人計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)、大型計算機(jī)或服務(wù)器以用來存儲和分析數(shù)據(jù)。這些計算機(jī)系統(tǒng)在本領(lǐng)域是眾所周知的。所述計算機(jī)系統(tǒng)可以經(jīng)調(diào)適以將測試圖像和參考圖像進(jìn)行比較。所述計算機(jī)系統(tǒng)也可以作出參考基體或測試基體的孔徑圖。為此目的可以使用具有圖像比較軟件的計算機(jī)?？捎玫膱D像比較軟件程序包的實例包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那些，包括ImageJ圖像分析軟件(可得自互聯(lián)網(wǎng)的免費軟件)、Clemex Vision PE圖像分析軟件、Image-Pro Plus圖像分析軟件和Mathematica圖像分析軟件(所有均市售)等。在一個實施方案中，本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括布置在基體的第二表面或含基體設(shè)備出口周圍的外殼。光層被布置在外殼內(nèi)，另外被布置在外殼中的是適于感測從基體或含基體設(shè)備離開的顆粒的散射的光的強(qiáng)度何時處于預(yù)選范圍以外的傳感器。優(yōu)選地所述外殼是不透明或不透光的。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述傳感器感測何時光強(qiáng)度在限定范圍外或者高于或低于所限定的整個基體的平均孔徑水平。所述傳感器可以是能夠感測光強(qiáng)度的任意傳感器。優(yōu)選地所述傳感器是光電二極管、光電倍增管、照相機(jī)等。更優(yōu)選所述傳感器是光電倍增管或照相機(jī)。所述光敏傳感器可以被布置在外殼的表面或者從外殼表面懸掛下來。在該上下文中指稱的表面是指外殼的面對基體或含基體設(shè)備的出口的表面。光源可以位于外殼中或者該外殼可以設(shè)有將光引入外殼的入口。當(dāng)利用透鏡來成形光時，該透鏡可以被集成在外殼中。所述外殼可以由有利于外殼功能并不干擾系統(tǒng)運行的任何材料構(gòu)成。在該實施方案中，不需要圖像捕獲設(shè)備。另一方面，可以包括一個圖像捕獲設(shè)備，從而捕獲傳感器感測的光強(qiáng)度不符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的基體設(shè)備的圖像。所述流路適于將含有顆粒的載流體從顆粒源和載流體源輸送到基體的第一表面或含基體設(shè)備入口中，或者在所述基體是壁流式過濾器的實施方案中，輸送至過濾器的入口面。所述流路可以是任意形狀的，由有利于將含有顆粒的流體引入基體表面的任意材料制造。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述流路形成一個封閉環(huán)境，其可以被加壓產(chǎn)生壓力差。在一個實施方案中，所述流路形成一個封閉腔室，在另一個實施方案中，所述流路可以與用于混合載流體和顆粒的設(shè)備連接，這些部件可以共同形成一個能夠被加壓的密封腔室。所述封閉的腔室可以含有壓力傳感器和/或調(diào)節(jié)器、引入顆粒的入口、引入可以被加壓的流體的入口、產(chǎn)生壓力的鼓風(fēng)機(jī)、或產(chǎn)生壓力的鼓風(fēng)機(jī)的入口、氣體壓縮機(jī)或其任意組合。在一個優(yōu)選的實施方案中，密封件位于流路和基體或含基體設(shè)備之間。所述密封件適合于流路和基體或含基體設(shè)備之間的密封并且當(dāng)腔室被加壓時維持腔室的壓力?？梢允褂萌魏文芡瓿稍摴δ艿拿芊饧Ｋ雒芊饧梢允菑椥泽w材料，在一個實施方案中可以包含柔性或彈性體材料的氣體填充囊，其能夠適應(yīng)基體或含基體設(shè)備的形狀。所述流路和腔室的另一功能是將基體的第一表面與基體的第二表面分隔開。監(jiān)測離開基體的表面或含基體設(shè)備出口的顆粒。離開的顆粒散射光，散射的光對肉眼或監(jiān)測系統(tǒng)來說是可見的。因此可以手工完成監(jiān)測。所述系統(tǒng)優(yōu)選包含圖像捕獲系統(tǒng)來捕獲并優(yōu)選保存由離開設(shè)備的那些顆粒散射的光的圖像?？梢允褂萌魏慰梢圆东@穿過入射光的顆粒的圖像的成像系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述圖像捕獲系統(tǒng)以一定方式在已知的記錄介質(zhì)上記錄圖像，使得圖像可以被檢測，從而在基體或含基體設(shè)備出口的不同區(qū)域識別散射的光的強(qiáng)度，并以多種方式定量地描述散射光的強(qiáng)度，例如從單色照相機(jī)的灰度強(qiáng)度或者從彩色照相機(jī)的顏色強(qiáng)度。所述成像設(shè)備可以是模擬或數(shù)字設(shè)備。所述成像系統(tǒng)可以包含成像設(shè)備，其捕獲一系列靜態(tài)或靜止圖像或者它可以捕獲實時視頻圖像。所述成像系統(tǒng)優(yōu)選連接到計算機(jī)系統(tǒng)，使得圖像可以被存儲和/或進(jìn)一步處理以確定散射光的強(qiáng)度和基體或含基體設(shè)備出口的表面上散射光的量的差異。這些操作可以通過目測或者通過基于計算機(jī)的圖像處理和圖像分析進(jìn)行。在另一個優(yōu)選的實施方案中，所述成像系統(tǒng)包括顯示器，其以一定方式顯示圖像或處理后的圖像，使得光強(qiáng)度不同的位置被識別。所述圖像捕獲系統(tǒng)可以被調(diào)節(jié)以過濾掉不想要的圖像或光的波長。當(dāng)光源是單色光源時，所述圖像捕獲系統(tǒng)可以被調(diào)節(jié)以過濾掉除了由光源發(fā)射的單色光波長頻帶之外的所有光。所述圖像捕獲系統(tǒng)的位置可以參照基體或含基體設(shè)備出口確定，使得由離開的顆粒散射的光的精確圖像可以被觀察和/或捕獲。優(yōu)選地，所述圖像捕獲系統(tǒng)位于基體或含基體設(shè)備出口的對面。如在本文中使用的對面是指所述圖像捕獲設(shè)備面向基體或含基體設(shè)備出口。更精確地，從圖像捕獲系統(tǒng)透鏡中心延伸到基體或含基體設(shè)備出口中心的線通常應(yīng)當(dāng)基本上垂直于從光源中心延伸到光源發(fā)射出的光的點的線，該點位于基體或含基體設(shè)備出口中心點上方。通常這條線平行于基體表面或含基體設(shè)備出口的平面。為了提供另一個參照系，從光源延伸到基體或含基體設(shè)備出口中心上方的第一條線和從圖像捕獲設(shè)備的透鏡中心延伸到基體或含基體設(shè)備出口中心的第二條線之間的角度優(yōu)選是約165度或更小，更優(yōu)選約135度或更小，最優(yōu)選小于約95度。優(yōu)選地所述角度是約15度或更大，更優(yōu)選45度或更大，最優(yōu)選85度或更大。作為一個參照系，所述角度始于光源中心和基體或含基體設(shè)備出口中心點上方點之間的線。本發(fā)明的系統(tǒng)還包含從基體或含基體設(shè)備出口離開的顆粒所散射的光的參考圖像。所述參考圖像的作用是定義光強(qiáng)度的合適標(biāo)準(zhǔn)和/或不可接受的光強(qiáng)度或光強(qiáng)度變化的實例。使用的參考圖像可以是基于比較的方式有利于測試基體或含有測試基體的設(shè)備進(jìn)行必要比較的任何形式。所述參考圖像可以以任何有利于比較的方式被存儲和/或顯示。所述參考圖像可以是測試位置附近存儲或發(fā)布的圖像的副本，使得操作員可以與測試圖像手動比較。所述圖像可以被存儲在電子介質(zhì)中，例如允許根據(jù)需要調(diào)用圖像的內(nèi)存設(shè)備。所述圖像可以手動或自動地顯示在屏幕上，例如電視或計算機(jī)顯示器。所述圖像可以被存儲在與計算機(jī)連接的存儲介質(zhì)中以利于恢復(fù)、挑選、識別和查看參考圖像。所述圖像可以通過允許它們后續(xù)使用的任何方法形成。可以使用從預(yù)選基體或設(shè)備離開的顆粒所散射的光的圖像。所述基體或設(shè)備可以根據(jù)符合可接受標(biāo)準(zhǔn)、不符合可接受標(biāo)準(zhǔn)或兩者進(jìn)行選擇?；蛘?，所述圖像可以由選擇數(shù)量的或所有的在方法中測試基體或設(shè)備產(chǎn)生?？梢允褂靡唤M靜態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)或參考圖像或者可以定期或根據(jù)需要改變標(biāo)準(zhǔn)和參考圖像。這種標(biāo)準(zhǔn)或參考圖像可以被用來產(chǎn)生可接受或不可接受的光強(qiáng)度和/或估算孔徑的圖。本發(fā)明的系統(tǒng)可以任選地包括布置在基體的第二表面處或附近或者系統(tǒng)出口處的擋板。所述擋板的作用是防止來自光源的光接觸基體或含基體設(shè)備的出口，從而防止基體的散射以及干擾從基體或含基體設(shè)備離開的顆粒的光強(qiáng)度圖像。所述擋板優(yōu)選大到足以覆蓋基體的第二表面或基體位于其中的設(shè)備出口的整個區(qū)域。在基體是薄膜或片材形式的實施方案中，所述擋板優(yōu)選具有足夠的尺寸來覆蓋整個片材或薄膜。在平行于基體或含基體設(shè)備出口平面的方向上的形狀不是關(guān)鍵，只要它覆蓋基體或出口的表面區(qū)域。在一個優(yōu)選的實施方案中，擋板在與基體或含基體設(shè)備出口平面相平行的平面上的形狀與基體或含基體設(shè)備出口的形狀一致。在基體是壁流式過濾器的實施方案中，所述擋板的尺寸至少與過濾器的第二面的尺寸和形狀相同，該第二面是液體離開過濾器的面。所述擋板的功能是允許包括顆粒的流體從基體的表面流出，防止來自光源的光直接接觸基體的表面或含基體設(shè)備的出口，或者防止基體或含基體設(shè)備的出口以干擾離開基體或含基體設(shè)備出口的顆粒光強(qiáng)度圖像的方式散射光。所述擋板還包含多個開口，其適于允許從基體或含基體設(shè)備出口離開的任何顆粒通過擋板上的孔。所述擋板包含一個邊界，其限定了擋板的尺寸和形狀。任何提供適當(dāng)?shù)耐饭┹d流體和顆粒通過的結(jié)構(gòu)可以被使用。在一個實施方案中，所述擋板可以是具有在該結(jié)構(gòu)中形成的孔的整體結(jié)構(gòu)。這種整體結(jié)構(gòu)可以被模塑成期望的形狀，可以由能夠被成型或模塑成期望形狀的任意材料制備，例如金屬、塑料和陶瓷。在一個實施方案中，所述擋板可以是位于待測試的壁流式過濾器表面上的相對薄的壁流式過濾器。在一個優(yōu)選的實施方案中，用作擋板的壁流式過濾器在垂直于流動通道的方向上相對薄。在一個實施方案中，擋板具有多個相互連接的部分，其形成這樣的圖案，其中所述擋板具有足夠的尺寸來覆蓋基體的第二表面或流體流出點并且所述相互連接部分產(chǎn)生顆?？梢酝ㄟ^的開口。在一個實施方案中，擋板中的通道可以由相互連接形成網(wǎng)狀物或篩網(wǎng)的多個部件形成。擋板中的通道或部件之間的開口需要足夠多以允許流體和顆粒通過基體以從基體或基體出口基本上沒有干擾地流出。選擇通道或部件的形狀和尺寸來達(dá)到這些既定目標(biāo)。選擇與基體或含基體設(shè)備出口平面(對壁流式過濾器為出口面)平行的平面的厚度以最小化被通道或部件限定的結(jié)構(gòu)覆蓋的表面積。在垂直于基體或基體出口(對于壁流式過濾器為出口面)的方向上，優(yōu)選地選擇厚度以防止來自光源的光以干擾從基體或含基體設(shè)備離開的顆粒的光強(qiáng)度的圖像的方式接觸基體或含基體設(shè)備出口或者從基體或含基體設(shè)備出口(對于壁流式過濾器為出口面)散射，并且其是盡可能薄的使得任何離開的顆粒的位置可以被在基體表面或出口處盡可能近的位置被識別。優(yōu)選地，在垂直于基體或含基體設(shè)備出口平面(對于壁流式過濾器為出口面)的方向上的厚度優(yōu)選是約IOOmm或更小，更優(yōu)選約IOmm或更小,最優(yōu)選約0.2mm或更小。最小的厚度被選擇成使得所述擋板具有結(jié)構(gòu)完整性并防止光以一種干擾從基體或含基體設(shè)備離開的顆粒的光強(qiáng)度圖像的方式接觸基體或含基體設(shè)備出口或者從基體或含基體設(shè)備出口散射。優(yōu)選地，在垂直于基體或含基體設(shè)備出口平面(對于壁流式過濾器為出口面)的方向上的厚度優(yōu)選是約0.01mm或更大，最優(yōu)選約0.04mm或更大。在擋板中形成流動通道的開口優(yōu)選具有約0.05mm或更大,更優(yōu)選約0.07mm或更大,最優(yōu)選約0.1mm或更大的尺寸。在擋板中形成流動通道的開口優(yōu)選具有約5.0mm或更小,最優(yōu)選約3mm或更小，最優(yōu)選約0.3_或更小的尺寸。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述擋板包括金屬、塑料或布網(wǎng)狀物，所述流動通道由相互連接的金屬絲或線限定。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述擋板不散射光。所述擋板優(yōu)選是黑色的并且具有一個平整的啞光面。本發(fā)明系統(tǒng)的部件可以是獨立的模塊，其可以被排列如本文描述地起作用?；蛘撸徊糠只蛘咚械牟考梢允羌傻幕虮恢谓Y(jié)構(gòu)保持在固定位置。這一支撐結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)乇３只蚺帕幸恍┗蛉坎考?。本發(fā)明的系統(tǒng)和在一個優(yōu)選實施方案中，支撐結(jié)構(gòu)還包含用于基體或含基體設(shè)備的支架。優(yōu)選所述支架和流路一起配合將第一表面和第二表面分開。所述支架可以進(jìn)一步包含已知的夾緊設(shè)備，用于夾緊基體或含基體設(shè)備以將其保持在合適的位置。這種夾緊設(shè)備是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。本發(fā)明的系統(tǒng)可以被引入制造系統(tǒng)或工廠。作為制造系統(tǒng)的部分，可以考慮將所述基體或設(shè)備手動插入本發(fā)明的系統(tǒng)。或者，所述設(shè)備或基體可以使用機(jī)器人放入系統(tǒng)中。所述機(jī)器人可以是本發(fā)明系統(tǒng)的部分或者可以是獨立的并且適于與本發(fā)明的系統(tǒng)一起工作?？梢耘c本發(fā)明的系統(tǒng)一起使用的機(jī)器人系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在一個實施方案中，本發(fā)明是一種方法，其包括:i)提供如本文描述的系統(tǒng)；ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中；iii)使與基體的孔尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差；iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)基體第二表面上方或含基體設(shè)備出口上方的空間，使得穿過基體或離開含基體設(shè)備出口的顆粒散射光；v)監(jiān)測從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口點離開的顆粒所散射的光；以及vi)將散射的光與一個或多個參考圖像比較。該實施方案可以進(jìn)一步包括產(chǎn)生和/或存儲參考圖像。該方法可以進(jìn)一步包括估算基體的孔徑，這通過比較基體監(jiān)測圖像的光強(qiáng)度和參考基體的光強(qiáng)度，由比較和參考基體的孔徑圖估算孔徑。該方法可以包括根據(jù)基體散射光的捕獲圖像和參考圖像的比較識別偏離可接受孔徑或孔徑變異度的基體。在另一個實施方案中，本發(fā)明包括一種識別基體的孔徑是否在限定范圍外或者太小或太大的方法，其中所述基體或含基體設(shè)備適于分離流體，并具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，該方法包括:i)提供一個合適的本發(fā)明系統(tǒng)；ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中；iii)使與基體的孔的尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差；iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)基體第二表面上方或含基體設(shè)備出口上方的空間，使得穿過基體或從含基體設(shè)備出口離開的顆粒散射光；其中設(shè)置光傳感器來識別由顆粒散射的光強(qiáng)度在限定范圍外、高于限定水平或低于限定水平的時機(jī)。為了該方法的限定的目的，本發(fā)明方法的第一步是選擇合適的本發(fā)明的系統(tǒng)。在第二步中，基體或含基體設(shè)備被放入本發(fā)明的系統(tǒng)中使得基體的第一表面和基體的第二表面彼此隔離。如果有用于基體或含基體設(shè)備的夾緊裝置，所述基體或設(shè)備被適當(dāng)?shù)貖A緊。當(dāng)所述系統(tǒng)含有密封件時，所述密封件被固定以確保基體第一表面與基體第二表面隔絕。如果所述密封件是囊式密封件，所述囊通過增加囊中流體壓力被膨脹以形成密封。顆粒被引入到系統(tǒng)中。它們可以預(yù)分散在載流體中被引入系統(tǒng)或者它們可以被分散在系統(tǒng)中的載流體中。分散在載流體中的顆粒隨后通過流路流到基體的第一表面。在基體被布置在設(shè)備中的實施方案中，所述顆粒被引入到設(shè)備的入口中。對于壁流式設(shè)備而言，所述顆粒被引入設(shè)備入口面上的敞開的流動通道中。通過增加基體第一表面上的壓力或減小基體第二表面上的壓力基體產(chǎn)生跨越基體壁的壓力差。載流體通過基體壁，顆粒通過其尺寸大于顆粒尺寸的孔而穿過壁。擋板可以被布置(放置)在或鄰近基體的表面或含基體設(shè)備的出口。來自光源的光被定向以形成與基體的表面或含基體設(shè)備的出口面平行的光層。通過檢查由通過光層的顆粒的光散射來監(jiān)測通過基體的顆粒的光層。散射光的強(qiáng)度與參考圖像進(jìn)行比較。所述比較可以通過操作員比較散射光的強(qiáng)度和參考圖像來完成。所述參考圖像可以是位于海報、書中或位于電子存儲裝置并顯示在顯示器上的圖片。在另一個實施方案中，通過圖像捕獲設(shè)備捕獲散射光的圖像。然后捕獲的圖像與參考圖像比較。這種比較可以由操作員手動進(jìn)行或由計算機(jī)系統(tǒng)自動進(jìn)行。當(dāng)自動進(jìn)行所述比較時，計算機(jī)可以利用圖像分析軟件。所述比較可以通過質(zhì)量控制系統(tǒng)或統(tǒng)計分析系統(tǒng)進(jìn)行，其可以被引入制造設(shè)備的更廣泛的質(zhì)量控制系統(tǒng)中。所述方法的一個步驟是制作參考圖像。所述參考圖像可以以任何有利于該參考圖像被引入的系統(tǒng)對象的方式制作。在一個實施方案中，預(yù)選的基體或含基體設(shè)備可以被用來由通過基體或含基體設(shè)備的顆粒的光散射產(chǎn)生圖像?？梢赃x擇所述預(yù)選的基體或設(shè)備來限定可接受光強(qiáng)度的范圍和/或限定一個或多個基體或設(shè)備的孔徑高于或低于限定的范圍的點在此處基體。所述參考圖像可以取自在制造過程或工廠中產(chǎn)生的部分或全部基體。在一個實施方案中，根據(jù)選擇的圖像的光強(qiáng)度顯著變化的實際情況選擇參考圖像。在一個優(yōu)選的實施方案中，所選的基體或含基體設(shè)備反映了可接受范圍的中點和可接受范圍外的兩個點或剛好在可接受范圍外的兩個點。在一個實施方案中，對參考圖像基于的設(shè)備的孔徑作圖。在繪制設(shè)備的孔徑圖時，從參考的基體取多個樣品。這些樣品被選擇來顯示基體或含基體設(shè)備不同位置的孔徑。在一個優(yōu)選的實施方案中，樣品取自基體四個象限的每一個。然后根據(jù)已知的分析技術(shù)確定孔徑，例如水銀孔隙度測定法。測得的孔徑與取樣品的每個位置的散射光強(qiáng)度比較。這些數(shù)據(jù)可以被用來生成測得的孔徑和測試部分散射光強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)性。根據(jù)光強(qiáng)度的比較，散射光強(qiáng)度和孔徑之間的這種關(guān)聯(lián)性可以被用來估算其它基體的孔徑，通過使用計算機(jī)系統(tǒng)運行的圖像分析軟件有助于這種估算。所述參考圖像優(yōu)選取自具有不同孔徑和相應(yīng)散射光強(qiáng)度的三個或更多個基體。所述方法可以進(jìn)一步包括提供參考基體的孔徑圖。所述方法可以包括通過在基體的多個位置測量參考基體的孔來制作參考基體的孔徑圖。所述參考圖像可以包含在限定時間周期內(nèi)分析的所有基體的圖像。在一個實施方案中，本發(fā)明的方法包括識別在限定規(guī)格之外的基體或含基體設(shè)備。在該方法中，可接受的孔徑被限定。此后，符合可接受和不可接受孔徑的光強(qiáng)度被識另IJ。測試基體或含有這種基體的設(shè)備的散射光如前所述被監(jiān)測。散射光的強(qiáng)度如前所述與參考圖像進(jìn)行比較。優(yōu)選地使用圖像捕獲系統(tǒng)監(jiān)測散射光，捕獲的圖像與參考圖像進(jìn)行比較。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述比較由連接有圖像捕獲系統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行。根據(jù)這種比較，表現(xiàn)出的光強(qiáng)度不符合可接受光強(qiáng)度或符合不可接受的光強(qiáng)度的基體或含基體設(shè)備被識別。被識別為不符合限定規(guī)范的基體或含基體設(shè)備可以被拋棄或者可以被進(jìn)一步分析。所述方法可以進(jìn)一步包括通過比較基體監(jiān)測圖像的光強(qiáng)度和參考基體的光強(qiáng)度并從比較和參考基體的孔徑圖估算孔徑來估算基體的孔徑。所述孔徑可以利用適于圖像分析的計算機(jī)軟件估算。 在另一實施方案中，本發(fā)明的方法包括用于確定基體是否具有可接受孔徑和/或均勻性的方法，其中所述基體適于分離流體，具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含有該基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口。所述方法包括利用本發(fā)明的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含如本文描述的外殼和布置在外殼內(nèi)的一個或多個傳感器。所述方法包括以下步驟:產(chǎn)生顆粒、在基體的第一側(cè)和第二側(cè)之間產(chǎn)生壓力差、產(chǎn)生平行于基體或含基體設(shè)備出口面的光層，使得其中離開的顆粒散射光層的光。所述方法可以進(jìn)一步包括預(yù)先確定可接受的光強(qiáng)度和不可接受的光強(qiáng)度并設(shè)置光傳感器來指示何時不可接受或可接受的光強(qiáng)度被散射。所述方法可以進(jìn)一步包括捕獲散射光的圖像。該捕獲的圖像可以被進(jìn)一步分析以確定基體或含基體設(shè)備為什么被識別為不符合限定的規(guī)格?；蛘?，所述捕獲的圖像可以被加入?yún)⒖紟旎虮挥糜谥圃爝^程的統(tǒng)計分析。圖1示出了含有安置在支架11中的壁式過濾器30的本發(fā)明的系統(tǒng)10。圖中示出了用于壁流式過濾器10的支架11，其中所述過濾器30放置在壁架12上，其將過濾器30支撐在腔室13的上方，腔室13包含兩部分:顆粒和載流體在其中混合的腔室38和流路14?；旌锨皇?3和流路14被防濺擋板31隔開，防止水濺入流路。加濕器或霧化器15是顆粒發(fā)生器。顆粒從腔室13底部的水中產(chǎn)生。密封件16被布置成包圍過濾器30的外壁。密封件16具有空氣入口 17用來在過濾器30四周為密封件16充氣。圖中示出了引入空氣作為載流體的空氣入口 18。還包括入水口 20和出水口 19。所述系統(tǒng)具有壓力計21來監(jiān)測腔室13中的壓力。過濾器的出口 23位于過濾器30的末端，其相對于用于引入顆粒的末端
43。圖中示出光源(激光器)24連接到支撐結(jié)構(gòu)25上。成像組件26連接到支撐結(jié)構(gòu)25的臂39上。光束從激光器24射出并用光學(xué)系統(tǒng)37形成光層27。運行過程中，過濾器30被放在支架11的壁架12上。通過空氣入口 17引入空氣來密封過濾器30外壁周圍的密封件16。顆粒發(fā)生器15從位于混合腔室38底部的水中形成顆粒。通過空氣入口 18引入空氣，水顆粒和空氣在混合腔室38中混合。水顆粒和水的混合物被輸送到流路14中，然后與過濾器30的流動通道的第一表面43接觸，該第一表面43向流路14敞開。通過空氣入口 18在腔室13中引入加壓空氣形成壓力差?？諝饬鬟^過濾器30的流動通道壁。水顆粒被保留在壁的第一表面，或者通過壁式過濾器30的孔。通過壁式過濾器30的顆粒流過流路接觸壁的第二表面，并通過壁流式過濾器23的出口流出。流出過濾器30的顆粒散射由光源24產(chǎn)生的光。成像組件26拍攝由顆粒散射的光的圖像。這些圖像可以被用來確定壁流式過濾器30是否符合預(yù)定規(guī)格或者估算壁流式過濾器30的孔徑。圖2示出了本發(fā)明系統(tǒng)10的另一個實施方案，其中外殼28被布置在壁流式過濾器30的出口周圍。光層27通過適于將光引入外殼28的端口 40引入。傳感器29布置在外殼28內(nèi)部，其適于感測何時散射光強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定水平。圖3和4提供了一個參考系用來確定從光源的中心41穿過位于基體30的中心點42上方或含有該基體的設(shè)備出口 23上方的光層27的點34的線32與從圖像捕獲設(shè)備26的中心點42和基體30或含有該基體的設(shè)備出口 23的中心點33的線35之間的角度。圖3不出了光源24和與光源24相鄰的光學(xué)系統(tǒng)37。第一條線32顯不為始于光源24穿過光學(xué)系統(tǒng)37經(jīng)過過濾器出口 23的中心點33上方的點34。該線32平行于出口 23的平面。第二條線35從圖像捕獲設(shè)備26的中心42延伸到過濾器30出口 23的中心點33。圖中示出的角A 36為90度。圖4示出了光源24和與光源24相鄰的光學(xué)系統(tǒng)37。第一條線32顯示為始于光源24穿過光學(xué)系統(tǒng)37經(jīng)過過濾器出口 23的中心點33上方的點34。該線32平行于過濾器出口 23的平面。第二條線35從圖像捕獲設(shè)備26的中心41延伸到過濾器30出口 23的中心點33。圖中示出角A 36是135度。顆粒通過壁流式過濾器的流動示于共同所有的未決申請PCT/US2011/022822(公開號W02011/102，949)的圖8和9中，其全部內(nèi)容以引用方式并入本文。已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認(rèn)識到某些改變將在本發(fā)明的教導(dǎo)范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)研究以下權(quán)利要求來確定本發(fā)明的真實范圍和內(nèi)容。
在以上申請中列出的任何數(shù)值包括以一個單位為增量的從較低值到較高值的所有值，只要在任意較低值和任意較高值之間有至少兩個單位的間隔。作為一個實例，如果它表示組分的量或者過程變量的值，例如溫度、壓力、時間等是例如I 90，優(yōu)選20 80，更優(yōu)選30 70，它意在表示明確列舉在本說明書中的值例如15 85、22 68、43 51、30 32等。對于小于I的值，一個單位被適當(dāng)?shù)卣J(rèn)為是0.0001、0.001、0.01或0.1。這些僅是特定意指的實例，列舉的最小值和最高值之間的數(shù)值的所有可能的組合被認(rèn)為以類似方式明確表明在本申請中。除非另有說明，所有范圍包括兩個端點和端點之間的所有數(shù)字?！凹s”或“大約”與范圍結(jié)合使用應(yīng)用在范圍的兩端。因此，“約20 30”意在涵蓋“約20至約30”，至少包含指定的端點。本文所用的重量份是指含有100重量份的組合物。公開的所有文章和參考文獻(xiàn)，包括專利申請和公開，為所有目的以引用方式被并入。描述組合的術(shù)語
“基本上由......組成”應(yīng)當(dāng)包括元件、要素、組件或識別步驟，以及不會實質(zhì)影響組合基本
和新穎特點的其他元件要素、組件或步驟。本文中使用的描述元件、要素、組件或步驟組合的術(shù)語“包含”或“包括”也考慮到基本上由元件、要素、組件或步驟組成的實施方案?？梢酝ㄟ^單個集成的元件、要素、組件或步驟提供多個元件、要素、組件或步驟?；蛘?，單個集成的元件、要素、組件或步驟可以被拆分成分開的多個元件、要素、組件或步驟。公開的描述元件、要素、組件或步驟的“一 (“a”)”或“一個(“one”)”不旨在在排除其它元件、要素、組件或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于確定基體是否具有可接受的孔徑和/或均勻性的系統(tǒng)，其中所述基體適于分離流體，具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，且其中所述基體或含基體設(shè)備具有用于流過所述基體的流體的出口，所述系統(tǒng)包含: a)顆粒發(fā)生器，其能夠產(chǎn)生可控尺寸的顆粒，所述尺寸大于用所述基體適合從第一表面運送到第二表面的顆粒的尺寸； b)用于產(chǎn)生基體的第一和第二表面之間的壓力差的系統(tǒng)； c)與所述基體或含基體設(shè)備的出口分置的光源，其適用于照射從基體或所述含基體設(shè)備的出口離開的顆粒； d)從顆粒發(fā)生器到所述基體的第一表面的封閉流路； e)基體或設(shè)備支架，其適用于將基體或設(shè)備保持在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置； f)下述中的一個或多個:i)圖像捕獲系統(tǒng)，該圖像捕獲系統(tǒng)捕獲從基體的第二表面或含基體設(shè)備出口離開的顆粒所散射的光，或ii)不透明或不透光的外殼，其包圍與基體第二表面或含基體設(shè)備出口相鄰的空間； 其中所述光源被布置成使得由光源發(fā)射的光與穿過基體第二表面或含基體設(shè)備的出口的顆粒在外殼內(nèi)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其還包含g)—個或多個位于外殼中的適用于感測散射光強(qiáng)度的光傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中所述傳感器是一個或多個光電二極管、光電倍增管或照相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的系統(tǒng)，其中所述光源提供高度定向的光并形成光的薄層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項的系統(tǒng)，其中所述光源是激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項的系統(tǒng)，其中所述光傳感器連接至外殼的布置為朝向基體或含基體設(shè)備的出口的一側(cè)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項的系統(tǒng)，其還包含計算機(jī)接口，其中從基體或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光的圖像與一個或多個參考圖像的比較由連接到系統(tǒng)的計算機(jī)進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項的系統(tǒng)，其還包含h)圖像捕獲系統(tǒng)，其中所述圖像捕獲系統(tǒng)捕獲從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口點離開的顆粒所散射的光的圖像。
9.一種方法，其包括: i)提供權(quán)利要求1至8任一項的系統(tǒng)； ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中； iii)使與基體的孔的尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差； iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)基體第二表面上方或含基體設(shè)備的出口上方的空間，使得穿過基體或離開含基體設(shè)備出口的顆粒散射光； v)監(jiān)測從基體第二表面或含基體設(shè)備的出口離開的顆粒所散射的光；以及 Vi)將散射的光與一個或多個參考圖像比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述圖像捕獲系統(tǒng)被布置在基體的第二表面或含基體設(shè)備出口的對面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其中所述參考圖像取自具有不同孔徑和相應(yīng)散射光強(qiáng)度的三個或更多個基體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項的方法，其還包括提供參考基體的孔徑圖。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述參考基體的孔徑圖通過在基體的多個位置測量參考基體的孔形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其還包括估算基體的孔徑，其通過比較基體監(jiān)測圖像的光強(qiáng)度和參考基體的光強(qiáng)度，從比較和參考基體的孔徑圖估算孔徑來進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述孔徑利用適于圖像分析的計算機(jī)軟件進(jìn)行估算。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15任一項的方法，其還包括基于顆粒散射的光和參考圖像的比較，識別展現(xiàn)出在限定范圍外、高于限定水平或低于限定水平的孔徑或孔徑變異度的基體。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16任一項的方法，其中所述參考圖像包含在限定時間期內(nèi)分析的所有基體的圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其還包括根據(jù)捕獲的顆粒散射光的圖像和參考圖像的比較，識別偏離可接受孔徑或孔徑變異度的基體。
19.根據(jù)權(quán)利要求9至18任一項的方法，其中所述光源提供高度定向的光并形成光的薄層。
20.一種用于識別基體的孔是否在限定范圍外或者高于或低于限定尺寸的方法，其中所述基體或含基體設(shè)備適于分離流體，并具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，并且其中所述基體或含有基體設(shè)備具有用于流過所述基體的流體的出口，所述方法包括: i)提供根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項的系統(tǒng)； ii)將基體或含基體設(shè)備放置到基體或設(shè)備支架中； iii)使與基體的孔的尺寸基本上相當(dāng)?shù)念w粒與基體的第一表面接觸，其中在基體的第一表面和基體的第二表面之間有壓力差； iv)將光源的光以一定方式對準(zhǔn)基體第二表面上方或含基體設(shè)備出口上方的空間，使得穿過基體或離開含基體設(shè)備出口的顆粒散射光；其中設(shè)置光傳感器來識別由顆粒散射的光強(qiáng)度在限定范圍外或者高于或低于限定水平的時機(jī)。
全文摘要
一種用于分析基體或含有基體設(shè)備的孔徑的系統(tǒng)，其中所述基體適于分離流體，具有至少兩個表面，彼此隔絕的第一表面和第二表面，其中所述基體或含有該基體的設(shè)備具有用于流過該基體的流體的出口，所述系統(tǒng)包含a)顆粒發(fā)生器(15)，其能夠產(chǎn)生尺寸可控的顆粒；b)用于產(chǎn)生基體第一和第二表面之間的壓力差的系統(tǒng)(18)；c)光源(24)，其與基體或含基體設(shè)備的出口分置，其適于照射從基體或者含基體設(shè)備的出口離開的顆粒；d)從顆粒發(fā)生器到基體的第一表面的封閉流路；e)基體或設(shè)備支架(11)，其適于將基體或設(shè)備保持在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置；以及f)一個或多個參考圖像。還描述了利用該系統(tǒng)識別基體孔徑的方法。
文檔編號B01D46/24GK103154711SQ201180045346
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者S·P·伍德, C·F·布魯馬爾 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司