Abstracts

Granular materials are present everywhere. Grain size distribution is the major property of each granular material. In practice, this property is determined mostly by sieve analysis. Sieve analysis has numerous disadvantages and limitations. Other available methods are not being used widely, often due to their shortcomings. Applying the passive acoustic measurement method for different purposes has been developed through the last decades. However, applying this method for quantifying grain size distribution has been rarely studied. The present research work experimentally investigates the use of the passive acoustic method for determining grain size distribution of granular materials. Sand has been selected as test material in this study. Extensive experimental programs have been conducted with different laboratoryscale pneumatic test rigs. Thereby, the effects of key parameters have been studied and the optimum experimental setup for grain size analysis has been determined. Parallel with that, in addition to suitable signal processing techniques, Partial Least Square Regression (PLSR) modeling has been applied for predicting the grain size distribution of tested sand samples using recorded acoustic data. Based on the obtained findings, a prototype laboratory device has been set up and tested over a longer period. The collected data from the prototype, together with the corresponding laboratory sieving results, have been used for PLSR modeling. The PLSR models have been verified using both full cross validation and data-splitting methods. Promising results with fair accuracy have been obtained. However, the results suggest that the current system must be further improved to become a reliable device for quantitative grain size analysis. Granulare Stoffe sind ubiquitr und die Korngrenverteilung ist die Haupteigenschaft jedes granularen Materiales. Diese Eigenschaft wird in der Praxis normalerweise mittels der Siebanalyse bestimmt. Die Siebanalyse hat mehrere Nachteile und Beschrnkungen, wie auch weitere vorhandenen Methoden, welche jedoch selten genutzt werden. Die Anwendung der passiven akustischen Messtechnik wurde in den letzten Jahrzehnten fr verschiedene Einsatzgebiete entwickelt. Der Einsatz dieser Messtechnik ist allerdings kaum zur Bestimmung der Korngrenverteilung von granularen Stoffen erforscht worden. Die vorliegende Forschungsarbeit untersucht experimentell die Weiterentwicklung der passiven akustischen Messtechnik zur Bestimmung der Korngrenverteilung von granularen Stoffen. Sand wurde als Versuchsmaterial ausgewhlt und umfangsreiche Versuchsprogramme wurden mit verschiedenen pneumatischen Laborversuchsanlagen ausgefhrt. Hierbei wurden Einflsse der Hauptfaktoren untersucht und die optimalen Versuchsbedingungen zur Bestimmung der Korngrenverteilung festgelegt. Partial Least Square Regression (PLSR) sowie geeignete Signalbearbeitungsmethoden, wurde eingesetzt, um einen quantitativen Zusammenhang zwischen Korngrenverteilung und akustischen Daten zu bilden. Basierend auf den gewonnenenAdvisors/Committee Members: Tudeshki, H..