Wie messe ich experimentell die Oberfläche eines Felsens?

Ich würde Antworten ignorieren, die besagen, dass die Oberfläche schlecht definiert ist. In jeder realistischen Situation haben Sie eine Untergrenze für die Bedeutung einer Auflösung. Dies ist wie bei einem Pedanten, der sagt, dass Wasserstoff ein schlecht definiertes Volumen hat, weil die Elektronenwellenfunktion keinen harten Cutoff hat. Technisch wahr, aber praktisch nicht sinnvoll.

Meine Empfehlung ist ein optisches Profilometer, mit dem die Oberfläche recht gut gemessen werden kann (für Längenskalen über 400 nm). Diese Methode verwendet einen kohärenten Laserstrahl und Interferometrie, um die Topographie der Materialoberfläche abzubilden. Sobald Sie die Topographie haben, können Sie sie integrieren, um die Oberfläche zu erhalten.

Zu den Vorteilen dieser Methode gehören: Nicht- Kontakt, zerstörungsfrei, variable Oberflächenauflösung, um Ihren Anforderungen zu entsprechen, sehr schnell (Sekunden bis Minuten), benötigt keine Verbrauchsmaterialien außer Strom.

Zu den Nachteilen gehören: Sie müssen Ihren Stein umdrehen, um alle Seiten zu erhalten, und sie zusammennähen, um die Gesamttopographie zu erhalten. Die Instrumente sind für Gelegenheitshobbyisten zu teuer (viele tausend Dollar), keine atomare Auflösung ( Aber Rastertunnelmikroskopie ist dafür besser geeignet.

Die Optik für diese Instrumente sieht wie folgt aus:

Und es gibt eine topografische Karte wie unten.

Kommentare

• Wenn der Felsen kleine Tunnel enthält, verwenden Sie diese Methode müsste irgendwie in der Lage sein, innerhalb der Tunnel zu scannen.
• “ ‚ benötigt nichts anderes als Elektrizität „: um. Es erfordert sehr teure und hoch entwickelte Ausrüstung. Elektrizität ist das geringste Problem, wenn Sie diesen (sehr guten) Vorschlag verwenden möchten.
• @terdon Auf der Skala von Standard-Laboranalysegeräten sind diese optischen Profilometer weder teuer noch hoch entwickelt (im Vergleich zu z , STM, AFM, SEM, FTIR, XRD). Ich wollte nur sagen, dass ‚ keine Verbrauchsmaterialien für die Analyse erforderlich sind, sondern nur eine Steckdose. Ich habe ‚ entsprechend bearbeitet. Obwohl ich völlig damit einverstanden bin, dass dies für nichtkommerzielle Hobbyisten zu teuer ist.
• @KFGauss, “ Sobald Sie die Topographie haben, können Sie sie integrieren, um die zu erhalten Oberfläche. “ – NICHT WAHR. Ich bin mir nicht sicher, wie Sie die Integration vorschlagen, aber wenn es sich um ein 3D-Netz handelt, wie es einige andere Leute hier tun, kann es je nach Netz ein beliebig großes Ergebnis liefern, unendlich im Grenzbereich, selbst wenn die Form ist perfekt glatt und konvex. Selbst wenn Sie dem Netz weiterhin Punkte hinzufügen und die Dreiecke verkleinern, führt dies NICHT zur Konvergenz des Ergebnisses zum wahren Bereich !!!
• @Kostas, Sie haben dies eindeutig nicht getan ‚ Ich habe den ersten Absatz meiner Antwort nicht gelesen. Es ist falsch und übermäßig pedantisch, Materialien aus dem wirklichen Leben als Fraktale zu behandeln.

Das Problem ist, dass Sie mit zunehmender Anzahl zunehmen Die Messgenauigkeit erhöht also das Ergebnis, das Sie erhalten.Das Ergebnis eines aussagekräftigen Experiments sollte mit der Erhöhung der Genauigkeit konvergieren, dies ist jedoch nicht der Fall.

Dies ist eine 3D-Analogie des Küstenparadoxons : Die Oberfläche des Felsens ist fraktalartig, genau wie die Küsten der Länder:

Das Ergebnis sagt mehr über Ihre Messgenauigkeit als über eine reale Oberfläche aus.

Offensichtlich, wenn der Stein nicht sehr fraktalartig ist (wie es eine Kugel oder eine Skulptur ist), dann konvergiert das Ergebnis, aber dies ist bei praktischen Steinen nicht der allgemeine Fall.

Kommentare

ommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht. Diese Konversation wurde in den Chat verschoben .
• Dies

Ich würde es tun, indem ich den Stein zuerst in verdünnten Fingernagelpolitur tauche. Lassen Sie das trocknen und tauchen Sie den Stein dann in heißes flüssiges Wachs. Lassen Sie das Wachs abkühlen. Ziehen Sie das Wachs vom Gestein ab und messen Sie die Dicke der Wachsschicht. Das abgezogene Wachs schmelzen und das Volumen messen. Teilen Sie das Volumen durch die Dicke, und Sie haben die Fläche.

Kommentare

• setzt die gleiche Dicke voraus. Ich schätze den Fingernagellack, damit Wachs nicht absorbiert wird, aber ich denke, es wird nicht abblättern. Was ist mit der gleichen Logik mit Karamell? Lassen Sie es sich verfestigen, brechen Sie es ab und beschweren Sie es.
• Wahrscheinlich ist es der richtige Weg, sich selbst zu wiegen, dann das Karamell zu essen und sich dann erneut zu wiegen. Es wäre jedoch notwendig, die Dichte des Karamells zu kennen.
• Dies würde eine Untergrenze für die Oberfläche ergeben, genauso wie Sie eine Untergrenze für die Länge Englands erhalten könnten ‚ s Küstenlinie unter Verwendung einer einseitigen Karte von England.
• Das ist wahr. Die “ tatsächliche “ Oberfläche ist (ungefähr) fraktal und in der Größenordnung der Oberfläche eines Kristallkorns multipliziert mit der Anzahl der Körner im Felsen. Ich ‚ vermute jedoch, dass das OP nach der Oberfläche sucht, die die “ Karamellmethode “ Maßnahmen.
• -1 von mir. Dies wird wirklich ungenau sein, da das Wachs durch die Schwerkraft auf eine sehr ungleiche Dicke gezogen wird.

Ich würde eine Genauigkeit mindestens einem Hundertstel der Steingröße vorziehen.

1. Wiegen Sie den Stein.
2. Tauchen Sie den Stein in dünne Farbe. Lassen Sie überschüssiges Material abtropfen.
3. Wiegen Sie den Stein.
4. Wiederholen Sie die Schritte 1 bis 3 mit einem quadratischen 1 cm 2 -Objekt.

Teilen Sie das Gewicht der Farbe des Steins durch das Gewicht der Farbe des Quadrats, um die Oberfläche des Steins zu erhalten.

Dies setzt voraus, dass Sie die „Oberfläche“ definiert haben. eines realen Objekts und „die Steingröße“ bedeutet einen Kreis mit einem Durchmesser, der dem größten Durchmesser des Steins entspricht (oder einer anderen vernünftigen Interpretation).

Kommentare

• Flüssigkeiten würden Risse füllen, wo sie aufgrund der Oberflächenspannung nicht abtropfen würden.
• @Pieter: Diese Risse könnten vernünftigerweise als Beitrag zur Oberfläche angesehen werden.
• @dotancohen Ja, aber die Breite der Flüssigkeit in einem Riss könnte viel größer sein als die Dicke auf einer freien Oberfläche.
• Der Nachteil hierbei ist, dass je dünner die Farbe ist, desto weniger Masse zurückbleibt etwas äquivalent zu einem Lineal anderer Länge. Sie könnten eine verdünnte Lösung von Polystyrol in Aceton versuchen Das Gestein sollte dann erhitzt werden (idealerweise im Teilvakuum), um das Aceton zu entfernen. Je dünner die Lösung, desto weniger Einfluss haben Sie auf die Oberflächenspannung.
• Ich frage mich, ob man eine Folge von Messungen mit immer dickeren “ Farben “ oder eine höhere Last an gelösten Stoffen, um eine Reihe von Messungen auf verschiedenen Längenskalen zu erhalten, und verwenden Sie diese Sequenz dann, um die fraktale Dimension der Gesteinsoberfläche zu bestimmen.

1. Wickeln Sie den Stein vollständig fest in Aluminiumfolie. (Natürlich wird es knittern; drücken Sie die Falten fest nach unten.)
2. Ruß das Ganze mit einer Kerze, gerade genug, damit es vollständig schwarz ist.
3. Folie vorsichtig auspacken.
4. Fotografieren Sie abgeflachte Folie zusammen mit einem Quadrat mit Referenzskala. Stellen Sie sicher, dass sich gegenüber der Folie ein heller Hintergrund (z. B. weiße Decke) befindet, damit er auf dem Foto im nicht rußigen Bereich hell erscheint.
5. Messen Sie die Rußfläche mit einer Bildverarbeitungssoftware. Verwenden Sie dazu zunächst ein Perspektivkorrekturwerkzeug, notieren Sie die Größe des Referenzquadrats, beschneiden Sie dann die relevante Fläche und zeigen Sie ein Histogramm der Helligkeitswerte an.

Anstelle von Ruß könnten Sie auch Sprühfarbe verwenden, aber diese würde wahrscheinlich mehr in die Falten schlürfen.Oder Sie könnten Papier anstelle von Alu einwickeln und einen Bleistift verwenden, aber das würde verschmieren und auf dem Foto schwerer zu erkennen sein.

Ich glaube nicht, dass diese Methode eine Genauigkeit von 1/100 erreicht, aber es gibt mindestens eine anständige Schätzung und erfordert keine spezielle Ausrüstung.

Die Aufgabe ist nicht genau definiert. Schließen Sie Risse ein? Wenn ja, werden Sie immer feinere Risse an der Oberfläche sehen, und am Ende werden Sie auf atomarer Ebene sein und es schwierig finden, überhaupt zu definieren, was „Teil des Gesteins ist und was nicht“. t. Wenn Sie keine Risse einschließen: Was ist Ihre Regel, um eine bloße Unebenheit von einem Riss zu unterscheiden?

Kommentare

• Dies ist nützlich Einsicht, aber die Frage wird nicht direkt beantwortet.
• @CarterPape “ Die Aufgabe ist nicht ‚ nicht gut. definiert. “
• Aus technischer Sicht ist die Aufgabe genau definiert. Aus mathematischer Sicht ist dies nicht der Fall eine Physik-Website, auf welche der Berufe sollten wir aufschieben?
• @dotancohen Wenn sie physikalisch gut definiert ist, schließen Sie die Oberfläche von Staubpartikeln auf der Oberfläche ein? Sie wollen normalerweise nicht, aber: Wann ist ein Partikel Teil des Gesteins? Der Grenzwert liegt irgendwo im Spektrum von: Gravitationsanhaftung (fällt beim Drehen des Gesteins ab), Adhäsion, wasserinduzierte Adhäsion, Adhäsion, die durch eine andere Substanz (Fett, Harz induziert wird, wenn es ‚ s Bernstein oder eine Konkretion, die Bernstein usw. enthält), van der Waals-Anleihen. Wenn es in die Oberfläche gedrückt wurde, ragt möglicherweise eine Definition wie “ nicht um mehr als 50% aus den umgebenden Körnern heraus „. Usw. usw.
• @dotancohen Ich ‚ würde argumentieren, dass ‚ aus technischer Sicht nicht gut definiert ist , weil Sie ‚ zusätzliche Klarstellung zum Zweck der Messung der Oberfläche wünschen, um abzuschätzen, ob eine vorgeschlagene Methode zu einer Metrik führt, die ist für diesen Zweck sinnvoll.

Schwierig. Adsorbieren Sie eine Chemikalie, erhitzen Sie sie, messen Sie die Menge, die verdunstet?

Ich würde mir die Literatur ansehen und vielleicht mit einer Suche nach „experimenteller Bestimmung der Oberfläche“ in geologischen Kontexten beginnen.

Bearbeiten: Eine molekulare Sonde sollte etwas liefern, das nahe am Maximalwert liegt. Beim Umgang mit realen Materialien hat die Längenskala ein Ende, ein Gestein ist kein mathematisches Fraktal. Nach dem Einlassen einer geeigneten Art von Molekülen und dem Abpumpen würde eine thermisch stimulierte Desorption den Absorptionsbereich messen.

Kommentare

• In der Regel wird die BET-Technik verwendet , aber das ist eine molekulare Technik, die die Oberfläche mit allen mikroskopischen Ecken und Winkeln bestimmt. Das ist VIEL größer als die Bruttofläche einer (halb-) porösen Gesteinsoberfläche.
• Ich habe bei einem kleinen Instrumentenhersteller ein Interview geführt, bei dem diese Technik die Grundlage einer großen Produktlinie bildet. Bei einigen Materialien wird als Sonde eine temperaturabhängige Ausgasung unter Vakuum verwendet.
• @BenCrowell Das ist mir klar, aber eine molekulare Sonde sollte etwas liefern, das nahe am Maximalwert liegt. Wenn es um reale Materialien geht, hat die Längenskala ein Ende. Ein Stein ist kein mathematisches Fraktal.
• Ich würde vorschlagen, dass Sie Ihre Antwort bearbeiten, um dies zu sagen. Und ich ‚ bin mir nicht sicher, ob es einen Maximalwert gibt, der sinnvoll als Bereich interpretiert werden kann. Angenommen, Sie diffundieren Helium in Sandstein. Sind Sie nicht ‚, messen Sie dann wirklich das freie Volumen des Sandsteins, nicht seine Oberfläche?
• @Ben Diese Messungen werden im Allgemeinen aus einem bestimmten Grund durchgeführt. Das Problem besteht nicht darin, die Erkenntnistheorie der Frage zu definieren. Es soll die Bedeutung der Messung an die für die Anwendung erforderliche anpassen. Wenn die Anwendung Gasphasenreaktionen katalysiert, während die Reaktanten durch einen porösen Stopfen laufen, sind die Gasabsorptions- oder Ausgasungsmessungen gut geeignet.

Für nicht konvexe Körper beliebiger Form gibt es, wie viele bereits erwähnt haben, im Allgemeinen keine vernünftige Antwort. Für konvexe Körper ist die Antwort mathematisch und physikalisch gut definiert. Die Methode basiert auf integraler Geometrie. Wenn ich mich recht erinnere, ist die Formel auf Steiner oder Crofton zurückzuführen. Trotzdem ist es eine praktische Methode und stabil.Die Formel gibt die Oberfläche als (durchschnittliche Fläche) der Projektion des Körpers in alle Richtungen an. $ \ vec {n} $ : $$ S = \ frac {1} {\ pi} \ int d \ Omega _ {\ vec n} ~ S (\ vec n) = 4 \ times \ left < S (\ vec n) \ right > $$ Alles, was Sie tun müssen, ist eine Lampe hoch darüber zu platzieren und den Stein in viele zufällige Richtungen zu halten. Berechnen Sie die durchschnittliche Fläche des Schattens und multiplizieren Sie sie mit 4. Für eine Genauigkeit von 1% reichen zehntausend (10.000) zufällige Projektionen aus.

Kommentare

• Das ist interessant und ich +1 ‚ habe es getan, aber es ist sehr unwahrscheinlich, dass ein Stein konvex ist. Ich frage mich, wie der Fehler bei der Anwendung dieser Methode auf nicht konvexe Körper im Verhältnis zu einem vernünftigen Maß dafür variiert, wie nicht konvex sie sind (vielleicht etwas wie eine begrenzte Variation?).
• @R .. For Bei einigen nicht konvexen Formen können Sie das Objekt möglicherweise mit einem flachen Schnitt in Scheiben schneiden, dann die Fläche der resultierenden konvexen Teile messen und addieren und dann die doppelte Fläche der Schnitte abziehen. Wenn das Objekt “ fraktal “ ist, so dass kein endliches Schneiden konvexe Stücke erzeugt, dann schlage ich vor, einfach dort anzuhalten, da dieser Körper hat überhaupt keinen genau definierten Bereich. Nicht mathematisch und nicht physikalisch.
• Formel basiert auf Cauchy

Ich stehe für die Gasphasenabscheidung oder das Aufbringen einer Beschichtung ein, die nach Gewicht gemessen werden kann.

Hängt von Ihrer Gesteinsgröße ab. Offenzelliger Bimsstein und poröser Kalkstein, der von Regen und Tieren gebohrt wird, sind schwer zu messen. Kalkstein kann Seien Sie mikroporös und können Hunderte von Quadratmetern Oberfläche haben. Betrachten Sie diese mikroskopische Aufnahme von Kreide .

Verwenden Sie eine Substanz, die stark haftet und gleichmäßig auf der Oberfläche von Gesteinen, unabhängig von ihrem pH-Wert und ihrer chemischen Affinität, das Gestein mit Dampf behandeln oder in die Beschichtungssubstanz eintauchen, den Überschuss auf wirksame Weise entfernen und das Gestein / die Substanz anschließend wiegen. Vielleicht können Sie einen Grad erreichen von Präzision, wenn es eine Substanz gibt, die für alle verschiedenen Proben in einer perfekt gleichmäßigen Schicht aufgetragen werden kann.

Für den ersten Versuch würde ich Wasserdampf verwenden. Wiegen Sie den Stein trocken, setzen Sie ihn einige Momente in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit aus und wiegen Sie ihn anschließend erneut.

Kommentare

• Dies fügt lediglich Details zu der allgemeinen Methode hinzu, die S. McGrew in der allerersten Antwort auf diese Frage erwähnt hat und wahrscheinlich sollte einen Kommentar zu dieser Antwort.

Nehmen Sie viele Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln auf, mit denen Sie erstellen können ein 3D-Netz mit Photogrammetrie (ich empfehle Meshroom). Sie können auch einen LIDAR verwenden, um die Punktwolke zu erfassen, und dann Meshroom verwenden, um sie zu vernetzen (anscheinend gibt es einige billige ab weniger als 2000 Dollar). Berechnen Sie die Fläche des Netzes (ich empfehle Rhinoceros3d). Es gibt viele Open-Source-Tools, die Sie bei diesem Prozess unterstützen können. BEARBEITEN: Jemand hat bereits eine ähnliche Antwort gegeben, daher habe ich einige Softwareempfehlungen hinzugefügt (ich weiß, dass sie normalerweise nicht für den Stapelaustausch geeignet sind, aber wenn OP das Problem wirklich lösen möchte, anstatt hypothetisch eine coole Frage zu stellen, könnten die Empfehlungen nützlich sein). Wenn Sie sich für die Photogrammetrie entscheiden, denken Sie daran, dass Sie die Oberfläche, wenn sie spiegelnd ist, mit einer diffusen Farbe überziehen müssen.

Kommentare

• Könnte sein Ich möchte den Stein irgendwie beschichten, bevor ich ihn mir vorstelle, um ihm günstige optische Eigenschaften zu verleihen.
• @Nat danke dafür, dass ich die Antwort aktualisieren werde, die ich vergessen habe.
• -1 Dies Methode, abhängig von der 3D-Masche kann ein beliebig großes Ergebnis erzeugen, unendlich in der Grenze, auch wenn die Form des Steins perfekt glatt und konvex ist. Das Hinzufügen von Punkten zum Netz und das Verkleinern der Dreiecke führt NICHT zur Konvergenz des Ergebnisses zum wahren Bereich !!!
• Ich habe ‚ dies nicht gesehen antworte, als ich eine ähnliche schrieb, aber diese liegt 2 Tage vor meiner, was meiner Meinung nach der Grund ist, warum meine herabgestimmt wurde. Meins gelöscht, dies positiv bewertet, da das Erzeugen einer Punktwolke eindeutig die richtigste Antwort für jedes Objekt ist, dem okklusive Überhänge fehlen. Ich meine, es gibt ‚ buchstäblich eine App dafür! Ich ‚ möchte jedoch feststellen, dass dies bei okklusiven Überhängen (versteinerte Schädel, Bimsstein usw.) fehlschlägt.

Ähnlich der Gasadsorption / BET und @ McGrew-Wachstechnik. Sie benötigen eine empfindliche Skala mit Zentigrammgenauigkeit.

1. Erstellen Sie eine Monoschicht Sand aus einem bekannten Bereich (z. B. einem Quadratmeter). Messen Sie die Masse dieses Sandes. Dies ist Ihr Kalibrierungs- / Umwandlungsverhältnis.
2. Messen Sie die Masse des Gesteins.
3. Befeuchten Sie den Stein und beschichten Sie ihn mit einer Monoschicht Sand.Messen Sie die Masse erneut und berechnen Sie die Masse des anhaftenden Sandes.
4. Verwenden Sie Ihre Kalibrierung von Nr. 1, um den Bereich zu finden.
5. Wiederholen Sie diesen Vorgang drei- oder viermal, um einen Durchschnitt und eine Unsicherheit zu ermitteln.

Kommentare

• Würde ‚ nicht die Masse von Sand + Wasser messen? Ich würde denken, dass ‚ nicht zu vernachlässigen wäre. Was ist mit einer Variante, bei der Sie nach dem Beschichten des Felsens den Sand in eine saubere Schale abwaschen, deren Masse Sie kennen, dann das Wasser verdunsten lassen und dann die Schale erneut messen und abziehen, um die Masse des Sandes zu ermitteln? / li>
• Das Ergebnis hängt davon ab, wie feinkörnig der Sand ist. Mit anderen Worten, diese Antwort ist ein weiteres Beispiel für die Tatsache, dass die diskutierte Menge nicht genau definiert ist, es sei denn, Sie geben einen anderen Parameter an, der eine Skala festlegt.
• Sie könnten versuchen, das Gestein elektrostatisch aufzuladen und zu beschichten es mit einer Monoschicht aus Polystyrolperlen. Dies wäre wahrscheinlich unpraktisch, würde aber das Wassermassenproblem beseitigen.

Sie können auch die Position von Punkten auf dem Stein für einen festen Punkt messen, z. B. (0,0) , 0) Punkt in enger Nähe.

Ordnen Sie die Punkte mit Octave (kostenlos und Open Source) oder Matlab Mathematical zu. Bilden Sie mit diesem Punkt 3D-Dreiecksnetze. Berechnen Sie die Fläche der Dreiecke. Füge sie hinzu. Und das ist es. Die Oberfläche.

Kommentare

• Aus praktischen Gründen ist dies machbar. Der eigentliche Zweck von Die Messung bestimmt jedoch den Maßstab des erforderlichen Modells (Farbabdeckung, ‚ möchte einen Punktabstand, der mit der Farbschichtdicke vergleichbar ist).
• Der erste Das Wort der Frage lautet “ wie „. Wie misst man die Position von Punkten auf dem Stein?
• @dotancohen: Sie könnten sicherlich ein Gerät wie einen Bremssattel konstruieren, aber mit einer Armbaugruppe mit 3 oder mehr (wahrscheinlich mehr) Freiheitsgraden erhalten Sie kartesische Koordinaten der Spitze relativ zur Basis als Ausgabe. I don ‚ Ich weiß nicht, ob so etwas leicht verfügbar ist, und es wäre etwas Arbeit, eines zu erstellen, aber ‚ ist definitiv machbar.
• Eine Alternative wäre, entlang jeder der drei Wände Vorrichtungen einzurichten, mit denen Sie eine Laser bewegen können r Entfernungsmesser zu jedem Punkt in den beiden Achsen der Wand, die Sie testen möchten, und Ermittlung der dritten Koordinate als gemessener Abstand.
• @R: Wie? Beachten Sie das Wort “ experimentell “ in der Titelfrage. Bis zu welchem Grad an Präzision (unabhängig von der Genauigkeit) glauben Sie, dass Sie eine solche Vorrichtung entwerfen (egal bauen) könnten? Theoretisch bin ich ‚ sicher, dass “ eine Maschine baut “ eine Antwort ist, aber In der Praxis, wie entwirft und baut man eine solche Maschine (ohne Rücksicht auf die Kosten)?

Sie kann das Gestein in einen MRT-Scanner legen und ein 3D-Profil davon (und damit das Volumen und die Oberfläche) erhalten. Wenn es keine Drehungen gibt, die für die NMR nützlich sind, können Sie das Gestein in etwas eintauchen, das dies tut (z. B. Wasser oder Mineralöl), und dies dann abbilden, und die Leere gibt Ihnen das 3D-Profil des Gesteins (welches Sie können dann die Fläche berechnen.

Das Hauptproblem bei der Verwendung von NMR besteht darin, dass Sie Bildartefakte erhalten, wenn sich die magnetische Suszeptibilität Ihres Gesteins stark von der des Vakuums unterscheidet Dies sind jedoch Tricks.

Als Beispiel: Hier ist ein Lithiumdendrit in einer Batterie, die mit MRT abgebildet wurde .

Alternativ können Sie Röntgenbilder von Ihnen verwenden Gestein aus vielen verschiedenen Winkeln und rekonstruieren Sie das 3D-Profil des Gesteins mithilfe der inversen 3D-Radon-Transformation . Mit dem 3D-Profil können Sie die Fläche einfach berechnen.

Kommentare

• Wenn er den Stein in Blei / Radioakt badet Lösungsmittel auf Basis von ive, das in MRT / Röntgen sehr gut sichtbar ist, das kühl wäre, obwohl es teuer ist, weil MRT ‚ etwa 300-500 pro Stunde sind.

Wenn Sie Zugriff auf ein -Planimeter haben , können Sie es versuchen die in dieser Forschungsarbeit verwendete Methode zur Festigkeit von Zementen, die auf Zähnen verwendet werden.

Um die Festigkeit des Zements zu vergleichen, wird die Die Autoren mussten den Effekt aufgrund des Zements von dem Effekt aufgrund der unterschiedlichen Oberflächen der in den Tests verwendeten realen Zähne trennen.

Für jeden verwendeten Zahn legten die Autoren Aluminiumfolie über die Zähne und verwendeten ein Polierwerkzeug, um die Folie der Kontur der Oberfläche jedes Zahns folgen zu lassen. Überlappende Bereiche wurden dann weggeschnitten und die Folie vom Zahn entfernt und dann flach gedrückt. Der Umriss jedes Folienstücks wurde nachgezeichnet und die Fläche mit einem Planimeter gemessen.

Ich habe zufällig ein Planimeter mit genau demselben Modell gekauft, das in dem angegebenen Papier verwendet wurde. und fand dieses Papier tatsächlich, als ich im Internet nach Informationen über das Planimeter suchte, das ich gerade auf einem Flohmarkt gekauft hatte.

weil Das Gestein hat (meistens) unregelmäßige Formen. Es ist schwierig, eine normale Oberflächenmessmethode für die regulären 3D-Objekte anzuwenden. Natürlich kann man geschlossene Integrale verwenden, um zu rechnen, aber das ist langweilig. Es wird einfacher, wenn wir die 3D-Objektoberfläche in 2D ändern können.

Ich empfehle, wenn Sie einen Eimer mit klebriger Flüssigkeit haben, können Sie den Stein hinein tauchen und trocknen lassen. Verwenden Sie dann einige Papiere, um hinein zu passen, und Sie können das Ergebnis erhalten. Dies ist jedoch nicht korrekt.

Ich empfehle Ihnen eher, die Rakete in 3D-Modelle zu scannen, damit der Computer die Arbeit mit genauen Algorithmen erledigt.

Kommentare

• Dies fügt lediglich Details zu der allgemeinen Methode hinzu, die S. McGrew in der allerersten Antwort auf diese Frage erwähnt hat, und sollte wahrscheinlich ein Kommentar zu dieser Antwort sein.

In den meisten Fällen ist es am besten, das Objekt in eine dichte Wolke zu scannen und die ungefähre Oberfläche mit den bereitgestellten Werkzeugen zu messen. Obwohl ich sicher bin, dass es eine Vielzahl exotischer Methoden zur Erzeugung dichter Wolken gibt, besteht Ihre beste Option darin, entweder eine LIDAR-Einheit oder eine Kamera und ein Photogrammetrieprogramm zu verwenden. Je nachdem, wie detailliert Ihre Schätzung sein soll, können Sie alles verwenden, von einem dedizierten 3D-Scan-Setup bis zu einigen zehn Fotos, die auf Ihrem Telefon aufgenommen wurden, und einem von vielen kostenlosen Fotogrammetrieprogrammen.

Ich würde Reis oder Sand verwenden. Mit dem gemessenen Volumen können Sie die Fläche messen, indem Sie den Sand oder Reis in ein flaches Tablett gießen und sicherstellen, dass Sie einen haben -Kornstärke über das Tablett getragen, können Sie dann die physische Darstellung nicht nur sehen, sondern auch messen. Ich habe dies viele Male selbst getan, als ich die äußeren Oberflächen meiner Teile herausgefunden habe.

Kommentare

• Können Sie versuchen, es besser zu erklären? Ich ‚ folge nicht dem, was du damit meinst.
• Du wirst ‚ nicht die Oberfläche bekommen, die das bedeutet Weg: Wenn Sie den Sand einfüllen, werden diese Informationen sofort zerstört.

Hier ist eine lösungsorientiertere Antwort Dabei wird die Klarstellung berücksichtigt:

• Besprühen Sie den Stein mit etwas leitfähiger Farbe.
• Galvanisieren Sie ihn.
• Messen Sie die Menge an Metall, auf der sich abgeschieden wird der Stein.

Dies entspricht im Wesentlichen der Wachsmethode, außer dass das Galvanisieren nicht durch die Schwerkraft beeinflusst wird.

Ich bin etwas verschwommen, wie ich die Menge am besten messen kann Sie können gerne Verbesserungen vorschlagen oder diese Antwort direkt bearbeiten.
Der direkteste Ansatz, den ich mir vorstellen kann, ist die Messung des Metallverlusts an der Gegenelektrode.

Möchten Sie wiederherstellen? der Stein in den Zustand vor der Messung?
Sie würden wahrscheinlich ein Metall und eine Farbe auswählen, die leicht zu entfernen sind.
Auch hier kann jemand mit mehr praktischen Kenntnissen in der Galvanisierung mit Ratschlägen zu den zu verwendenden Materialien helfen.

Kommentare

• Downvoter (s) ?), bitte fügen Sie einen Kommentar hinzu, damit ich weiß, was an dieser Antwort verbessert werden kann.

Warum Versuchen Sie nicht elektrophoretische Abscheidung ? Sie kennen die durchschnittliche Dicke basierend auf den Statistiken aus den technischen Daten / Daten für das abgelagerte Material. Sie könnten auch das hinzugefügte Volumen nach dem Archimedes-Prinzip berechnen. Sie kennen auch die Massendichte, um dann die Oberfläche des abgeschiedenen Films / Materials zu berechnen.

Hängt von den Tools ab, die Ihnen zur Verfügung stehen. Ich werde einen teuren und kostengünstigen Ansatz beschreiben:

• Teuer : scannen den Stein und verwenden Software, um ihn zu verarbeiten. & Rechenbereich. Bei der medizinischen Bildgebung handelt es sich um Topologien, die viel schwieriger zu messen sind als ein Gestein, aber es ist erledigt.
• Preiswert : Wickeln Sie einen Ballon oder einen dehnbaren und flexiblen Stoff vollständig um den Stein, schneiden Sie ihn an der Wickelspitze ab; der Bereich des ausgewickelten Stoffes ist viel einfacher zu messen / zu berechnen .

Die zugrunde liegende Idee ist dieselbe: Wir ordnen 1D-Gesteinsscheiben einer 2D-Oberfläche zu, um ihre 3D-Form zu modellieren, und erhalten dann eine Oberflächenschätzung. Mit der „teuren“ Option ist dieses Mapping sehr detailliert und präzise – mit letzterem ist es „so gut wie Ihr Ballon und Ihr Wickelverfahren (wie es Unebenheiten, Grate abdeckt, ob es leere Lücken gibt usw.) – aber gewonnen“ t konkurrieren mit einem Scan.

Kommentare

• Diese beiden Methoden wurden in früheren Antworten erwähnt.
• Wie würde sich dehnbares Material verhalten? Wenn Sie es entfernen, ändert sich der Bereich, sodass Sie ‚ keine gute Messung erhalten.
• @Nathaniel “ schneide es an der Wickelspitze “ – was auch immer übrig bleibt, messe seine Oberfläche (dh durch Auspacken)
• Wenn das Material dehnbar ist, ist es Der Bereich beim Umwickeln der Oberfläche ist nicht unbedingt derselbe wie der Bereich beim Entspannen und Anlegen. Dieses Problem tritt auf nachdem Sie den Überschuss abgeschnitten haben. Und es ist nicht das einzige Problem: Dies findet einen konvexen Hügel, nicht die tatsächliche Oberfläche.
• @dmckee In der Tat, daher ist die “ so gut wie Ihr Ballon und Ihr Wrapping-Prozedur „; es ‚ ist kostengünstig, daher kann es nur so gut funktionieren. Mit dem richtigen Stoff (von dem ich ‚ nicht wissen würde) jedoch all diese ‚ Artefakte ‚ kann verringert werden, möglicherweise sogar mit einer Genauigkeit von 1%.

Peterh ist richtig Die Aufgabe ist schlecht definiert, während die verschiedenen Vorschläge Möglichkeiten bieten, sie zu messen, um zu definieren, was gemessen wird, und diese Messung dann mit verschiedenen Genauigkeitsgraden zu berechnen. Ich würde jedoch sagen, dass alle angebotenen Definitionen der Messung sehr willkürlich sind; Was Sie wirklich wollen, ist eine Methode, die in gewissem Sinne eine natürliche Bedeutung für die Oberfläche hat.

Ich schlage Ihnen vor, dass eine natürliche Definition der Oberfläche der Bereich ist, durch den Wärme verloren geht, da dies darstellt eine reale und gut definierte physikalische Eigenschaft des Objekts.

Die Wärmeverlustrate eines Körpers ist proportional zu dieser Oberfläche; Um die Oberfläche Ihres Gesteins zu berechnen, müssen Sie daher die Temperatur auf einen bekannten Wert erhöhen und dann berechnen, wie lange es dauert, bis das Gestein seine Temperatur verliert. Aus dieser Messung können Sie berechnen, wie schnell das Gestein Wärmeenergie verliert. Um dies in eine tatsächliche Oberfläche umzuwandeln, müssen Sie die thermischen Eigenschaften des Gesteins verstehen und daher entweder eine Probe eines ähnlichen Gesteins benötigen oder einen Teil des Gesteins zum Testen opfern.

Kommentare

• Dazu benötigen Sie eine sehr genaue Schätzung des Wärmeübergangskoeffizienten. das hängt von der Geometrie selbst ab. Ich ‚ bin mir nicht sicher, wie genau Sie dies erwarten würden, zumal dies ‚ nicht unbedingt für die Leitung oder Strahlung funktionieren würde.
• Der Wärmeverlust ist bei einer hochkonkaven Oberfläche wie Bimsstein pro Flächeneinheit geringer, sodass dies ‚ nicht so gut funktioniert.
• Die Wärmeverlustrate ist proportional zur effektiven Oberfläche. Konkave Abschnitte der Oberfläche haben eine weniger effektive Fläche als konvexe Abschnitte.

Tauchen Sie das Gestein in Motoröl . Nehmen Sie es heraus und lassen Sie es etwa eine Stunde lang abtropfen. Dann legen Sie den Stein in einen mit Wasser gefüllten Behälter. Bewegen Sie den Stein in den nächsten Tagen gelegentlich im Wasser, um das Öl vom Stein zu entfernen. Die Fläche des Ölteppichs auf der Wasseroberfläche entspricht der Oberfläche des Gesteins. Bei Bedarf können Sie den Slick in eine geometrische Form manövrieren, die leicht gemessen werden kann.

Verwenden Sie die Kernspinresonanztomographie, um Berechnen Sie die Position jedes Atoms im Gestein. Zählen Sie dann, wie viele Atome einen leeren Raum begrenzen, der mit dem Raum außerhalb des Felsens verbunden ist.