[发明专利]一种声化学分布场研究装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种声化学分布场研究装置及其使用方法，属于超声波处理领域。

背景技术

超声波被广泛地应用于化学处理中，研究声波在处理过程中的作用机理是非常重要的内容，这需要研究人员清楚地了解超声波在作用过程中空化泡的分布以及声化学所产生的羟自由基的分布，本装置通过激光照射空化泡群使空化泡的分布清楚可见，并用高速摄像机进行捕捉，通过鲁米诺溶液与羟自由基发生化学发光反应捕捉羟自由基的分布图。装置能自动控制反应水槽的液体温度，自动补充鲁米诺试剂，自动拍摄和存储图像，方便科研人员进行相关研究工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种声化学分布场研究装置，它能够捕捉并存储超声处理过程中的空化泡群图像和化学发光图像，可以实现反应水槽的恒温控制、自动补充药剂的功能，自动化完成相关研究实验中的诸多工作。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种声化学分布场研究装置，其特征在于：它包括实验玻璃水槽、控制主机、处理终端、高速摄像机，激光发射器；其中，

实验玻璃水槽，用于发生声化学反应，使用钢化玻璃制作的立方体水槽，透光性好，上部和底部分别连接有进水和出水口。

控制主机，内部包括药剂储存盒，用于储存化学发光用药剂，循环水泵，用于循环实验玻璃水槽中的液体，恒温系统，用于保持水槽中液体在设定的温度，药液混合系统，用于将循环至控制主机中的液体与鲁米诺药剂定量混合，保持水槽中鲁米诺的浓度用于持续发光，核心控制器，用于控制水泵、恒温系统和混合系统的稳定运行，并能够与处理终端进行通信。

处理终端，用于设置并控制装置参数，如配置药液的浓度、温度参数，同时控制高速业摄像头进行相应图像的采集并进行处理、存储。处理终端能够与计算机进行通信，将储存的图像等数据上传至计算机进行分析。

高速摄像机，用于捕捉空化泡群的图像以及化学发光图像，高速摄像机能够自动调节光圈以适应不同的拍摄情况，如捕捉空化泡群图像时光线较强，摄像机削弱进光量，捕捉化学发光图像时光线较弱，摄像机自动补光，摄像机的图像传入处理终端时将进行图像处理，以保证最终存储的图像更容易进行分析使用。

激光发射器，仅在捕捉空化泡群图像时打开使用，激光发射器发出强烈的光束使得空化泡群在黑暗环境下非常清晰地显示出来。

进一步，所述控制主机存储的化学发光药剂是鲁米诺。

进一步，所述控制主机将抽入的水首先进行加热然后再进行药液混合。

进一步，所述处理终端与计算机之间使用USB方式通信。

本发明还提供了上述声化学分布场研究装置的实用方法，步骤如下：首先将整套装置布置稳妥，在实验玻璃水槽中加入足量的去离子水，开启装置电源，在处理终端3上设置溶液需要保持的温度，超声波的功率，按下处理终端上的预热键，程序将控制控制主机开始运行，循环水泵将实验玻璃水槽中的水抽入控制主机中进行加热，然后送入药液混合仓中进行处理，控制主机根据处理终端上设置的温度和超声功率等参数控制水温和合适的鲁米诺溶液浓度，再通过循环水泵将配制好的溶液送回至实验玻璃水槽中，整个过程持续约3分钟后，实验玻璃水槽中的溶液将达到设定的温度和合适的鲁米诺浓度，处理终端将会提醒预热完毕；接下来，将超声波反应器放入实验玻璃水槽中，使反应器开始工作，待实验玻璃水槽中出现稳定空化泡群后将室内光线变暗，并打开激光发射器，操作处理终端开始捕捉图像，处理终端根据图像情况自动调节高速摄像机至拍摄最佳状态并捕捉图像，捕捉到的图像将储存在处理终端中并进行简单的去噪补光等等图像处理；实验过程中将激光发射器关闭，处理终端将自动控制高速摄像机调节至微光拍摄模式并开始捕捉鲁米诺发光形成的图像，并存储在处理终端中，同样进行简单图像处理；处理终端以时间顺序整理所存储所有图像，实验停止后，研究人员可以将处理终端通过USB连接线连接至计算机，导出图像数据，进行分析使用。

采用了上述技术方案后，该装置在开始稳定反应后自动循环实验玻璃水槽中的液体，自动进行恒温控制，自动补充鲁米诺药剂。打开激光发射器后，处理终端通过高速摄像机回传数据识别空化泡群图像，并进行拍摄捕捉和相应的图像处理工作