Анастасия Владимировна Староверова
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 3
Anastasia V. Staroverova
1, str. 3, Leninskie Gory, Moscow, 119991
Михаил Геннадьевич Токмачев
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 2
Mikhail G. Tokmachev
1, str. 2, Leninskie Gory, Moscow, 119991
Александр Николаевич Гагарин
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 3
Aleksandr N. Gagarin
1, str. 3, Leninskie Gory, Moscow, 119991
Николай Борисович Ферапонтов
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 3
Nikolai B. Ferapontov
1, str. 3, Leninskie Gory, Moscow, 119991
В работе представлены результаты определений объема полимерных гранул поливинилового спирта, сшитого эпихлоргидрином, в воде и водных растворах KCl, MgCl2 и их смесей, полученные методом оптической микрометрии. С использованием специализированного программного обеспечения, реализующего алгоритмы машинного зрения, определяли диаметры гранул по получаемым с помощью оптического микроскопа изображениям и вычисляли их объемы по формуле объема эллипсоида вращения. Как известно, максимальная точность определения объема достигается в случае, когда измеряемая гранула имеет форму сферы. Показано, что отклонение от этой формы (например, в случае эллипсоида) дает погрешности определения третьей, невидимой на изображении оси эллипсоида, что создает погрешность определения относительного объема гранулы. Приведена приборная погрешность и дана статистическая оценка погрешности, вносимой из-за несферичности гранул. Установлено, что типичная приборная погрешность при определении относительных объемов гранул составляет 0,4 %. Несферичность измеряемых гранул увеличивает погрешность измерений до 3,5 %. Комбинацией методических приемов и статистической обработки результатов погрешность для одной гранулы может быть снижена до 2,3, а для ансамбля не менее чем 5 гранул — 1,5 %. Исследована воспроизводимость свойств полимерных гранул при многократных измерениях. Показано, что степень набухания гранул воспроизводится с погрешностью 1 %, что позволяет использовать датчик многократно. Полученные результаты могут быть использованы при проведении экспериментов и обработке данных для аналитических приложений.
We present the results of measuring the volume of polyvinyl alcohol polymer granules crosslinked with epichlorohydrin in water and in aqueous solutions of KCl, MgCl2 and their mixtures, obtained by optical micrometry, and consider the main sources of errors in the measurement errors. The purpose of this study is to analyze and evaluate the effect of the main sources of errors on the accuracy of determining the relative volumes of granules, as well as to search for techniques that can minimize the resulting measurement errors. The diameters of the granules were determined using specialized software implementing machine vision algorithms from the images obtained by optical microscopy. Their volumes were calculated using the formula for the volume of the ellipsoid of revolution. The maximum accuracy of volume determination is known to be achieved when the measured granule has a sphere shape. It is shown that deviation from this shape, for example, in case of an ellipsoid, gives errors in determining the third axis of the ellipsoid, invisible in the image, which creates an error in determining the relative volume of the granule. The instrument error is determined and a statistical estimate of the error attributed to the non-sphericity of the granules is given. It is shown that a typical instrument error in determining the relative volumes of granules is 0.4%. The non-sphericity of the measured granules increases the measurement error up to 3.5%. The error for a single granule can be reduced to 2.3% by combination of methodological techniques and statistical processing of the results, whereas and for an ensemble of at least 5 granules — up to 1.5%. The reproducibility of the properties of polymer granules in cyclic measurements was studied. It is shown that the degree of swelling the granules is reproduced with an error of 1%, which allows the sensor to be used repeatedly. The results obtained can be used in experiments and data processing for analytical applications.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.