[发明专利]一种微尺度下测量滑移速度的装置与测量方法

权利要求书

1.一种微尺度下测量滑移速度的装置，包括微量气体泵（1）、管系（2）、气压表（3）、微量注射泵（4）、液体（5）、矩形通道（7）、高速摄像系统（10）和水槽（12），其特征在于：所述矩形通道（7）左侧壁面为亲水性的硅片一（8），右侧壁面由两片硅片在同一平面上下拼接组成，下侧硅片为亲水硅片三（11），上侧硅片为疏水硅片二（9），疏水硅片二（9）的长度为下侧亲水硅片三（11）的2～4倍，矩形通道前后两侧壁为透明玻璃片，矩形通道（7）左右两侧壁之间的的距离为0.1～10mm，矩形通道（7）下端用管路（2）与微量气体泵（1）连接，气压表（3）连接在矩形通道（7）与微量气体泵（1）连接的管路上，矩形通道（7）上端用管路（2）与水槽（10）连接，所述微量注射泵（4）与矩形通道（7）连通，连通位置位于亲水硅片三（11）是中下部，微量注射泵（4）与液体（5）连通，所述高速摄像系统（10）置于与矩形通道透明玻璃片相对的位置，摄像视窗位于疏水硅片二（9）和亲水硅片三（11）的交界面（18）处，视窗视野界面在疏水硅片二（9）和亲水硅片三（11）交界面（18）上下5mm。

2.根据权利要求1所述一种微尺度下测量滑移速度的装置，其特征在于：所述矩形通道（7）的长宽值为25mm*5mm。

3.根据权利要求1所述一种微尺度下测量滑移速度的装置，其特征在于：所述微量气体泵（1）流量范围为0～500ml/h；所述连接管路的直径为4mm；所述气压表（3）量程范围为0～10Kpa。

4.根据权利要求1所述一种微尺度下测量速度滑移的装置，其特征在于：所述高速摄像系统（10）的最小帧频大于1000fp/s，内存大于等于2Gb。

5.权利要求1所述一种微尺度下测量滑移速度的装置的测量方法，其特征在于：所述测量方法如下：

1）打开微量气体泵（1）向矩形通道（7）内持续送微量气体；

2）打开打开高速摄像系统（10）对矩形通道（7）内摄像；

3）打开微量注射泵（4）向矩形通道（7）中注入液柱（6），液柱（6）与矩形通道（7）左右两侧壁面相接触；

4）液柱在微量气体推动下在矩形通道内向上运动，高速摄像系统（10）摄录下矩形通道内液柱（6）运动图像；

5）对所摄图像分析处理，在图像上设定液柱的位置Ⅰ，位置Ⅰ液柱（6）与右侧硅片的接触点设为D点（19），D点（19）位于疏水硅片二（9）和亲水硅片三（11）交界面（18）处，位置Ⅰ液柱（6）与左侧亲水硅片一（8）的上接触点设为A点（15），在图像上设定液柱的位置Ⅱ（14），位置Ⅱ液柱（14）的位于疏水硅片二（9）和亲水硅片三（11）交界面（18）上部，位置Ⅱ（14）处液柱（6）上侧气液界面形状处于初始稳定不变状态，位置Ⅱ（14）处液柱（6）与左侧亲水硅片一（8）的上接触点设为B点（13），位置Ⅱ（14）液柱（6）与右侧疏水硅片二（9）的接触点设为C点（17），测量A点（15）和B点（13）、C点（17）和D点（19）之间的距离，高速摄像系统（8）显示的液柱（6）由位置Ⅰ（16）运动到位置Ⅱ（14）的时间即为液柱（6）由位置Ⅰ（16）运动到位置Ⅱ（14）的运动时间，分别用测量的A点（15）和B点（13）之间的距离、C点（17）和D点（19）之间的距离除以液柱（6）由位置Ⅰ（16）运动到位置Ⅱ（14）的运动时间，分别得出液柱（6）在亲水硅片一（8）和疏水硅片二（9）两壁面处的流动速度，用液柱（6）在疏水硅片二（9）上的流动速度减去液柱（6）在亲水硅片一（8）上的流动速度即得到液柱在疏水硅片二（9）处的滑移速度。