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原文传递一种微米毛细管通道中气液相界面的接触角测量方法

专利名称：	一种微米毛细管通道中气液相界面的接触角测量方法
摘要：	本发明提供了一种微米毛细管通道中气液相界面的接触角测量方法，本发明利用动态测试装置实现了对微米尺度的毛细管导内的气液两相流动过程的压力或流速的控制，首次实现了在低毛管数、低邦德数状态下的动态接触角测量。第一次采用了基于图像处理方法的接触角、相界面速度的测量，极大提高了数据处理的效率及测量精度。本发明还提出了多种控制两相流动过程压力控制、电动平台速度控制的算法，提高了实际操作时的灵活性以便满足各种工况的需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院力学研究所
发明人：	雷达;林缅;江文滨;曹高辉;徐志朋;李曹雄;姬莉莉
专利状态：	有效
申请号：	CN201810875984.6
公开号：	CN109187278A
代理机构：	北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) 11390
代理人：	胡剑辉
分类号：	G01N13/00(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	100190 北京市海淀区北四环西路15号
主权项：	1.一种微米毛细管通道中气液相界面的接触角测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，将测量选定的微流动芯片安装在动态测量装置移动平台的移动座上并连接注射泵，调节并安装摄像单元，同时使各设备与控制系统连接；步骤200，先将测试液体注入微流动芯片上的微米毛细管通道中，测量出当前测试液体的压力，由控制系统控制抽取泵的注入压力满足预定的测试压力；步骤300，在抽取泵控制压力的过程中，控制系统同时控制移动平台的电机使移动座水平移动，带动微流动芯片向与微米毛细管通道中测试液体移动方向相反的方向移动，且两者的移动保持动态平衡并使测试液体形成的相界面始终位于摄像单元的视野中心；步骤400，在微米毛细管通道中的测试压力满足要求时，由摄像单元获取相界面的图像并传送至控制系统；步骤500，控制系统对该图像进行灰度转化和滤波处理，然后利用阈值分割算法将灰度图像转化成二值图像，利用连通区域方法通过像素点的颜色提取出构成管道形边界图像的边界点；步骤600，识别边界点中代表管道形边界图像中表示左右两个相对界面的相界面和末端面及上下两个相对壁面的坐标点，并根据坐标值的大小对各坐标点进行排序和编号，依据构成未端面的坐标点特性，将所有未端面的坐标点删除，同时确定两个壁面与未端面相交的两个末端接触点坐标；步骤700，对剩余坐标序列利用能量函数根据坐标值的变化对各坐标点进行排序，初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势，然后设定能量阈值选取变化低于该能量阈值的坐标点并进行划分和编号，通过取编号的平均值即可确定相界面两个端点的粗略坐标，进而初步划分出分别构成相界面和两个壁面的坐标点；步骤800，对构成相界面的坐标点进行三次多项式拟合后得到三次函数，对两个壁面的坐标点进行一次函数拟合得到两条对应的表达式，求解后即可得到相界面两个端点的精确坐标，然后将其分别代入三次函数的一次导数中，即得到相界面两端点处的接触角。
所属类别：	发明专利