[实用新型]基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多孔材料浸润性能的测量领域，尤其涉及基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，由于其内部分布着大量的有规律排布或随机分布的孔洞，因而具有良好的吸附性能及渗透性能，被广泛用作过滤材料，传质材料等。在这些应用中，浸润性是多孔材料的关键性指标，其反映了气体或液体在多孔材料中流动扩散性能，因而多孔材料浸润性能的测量对其应用起着至关重要的指导作用。

目前，针对多孔材料浸润性能测量方法主要分为两种：滴液观察法和吸液称重法。滴液观察法一般是采用高速摄像仪对液滴在多孔材料中的扩散过程进行记录，进而获得液滴在多孔材料中的扩散区域面积，扩散速度等数据。但由于所使用的液体工质大多是无色液体，因而用肉眼通常难以精确判断液滴在多孔材料中的扩散区域边界，为了突显液体工质在多孔材料中的扩散区域边界，研究者尝试在液体工质内加入荧光染料等感光元素，而这些添加剂可能会改变液体工质的物理性质(如表面张力、粘度等)，由此导致的测量失真无法剔除，影响了测量结果的准确性。吸液称重法是将部分多孔材料放入装有液体工质的容器中，通过多孔材料自身的毛细压力使液体工质在其多孔结构中流动，然后测量实验前后其质量的变化量来衡量多孔材料浸润性能的好坏。此方法可以在一定程度上反映多孔介质材料的浸润性，但无法对其浸润均匀性作出定量的评价，因此不能较全面的反映多孔材料的浸润性能。陆龙生等人在实用新型专利《基于数字图像处理多孔金属材料浸润性能测试装置》中提出了一种采用数字图像处理方法来精确观测无色液体在多孔材料中的运动的方法，此方法较好的解决了采用液滴观察法测量多孔材料浸润性时遇到的无色液体扩散区域边界难以精确判断的问题。然而，目前用于测量多孔材料浸润性能的方法还是寥寥可数，在面对种类繁多的多孔材料，这些方法有时可能无法完全的适合某些材料，因此，有必要提出一种采用新颖的方法，在选用液滴观察法测量多孔材料浸润性时，能够准确判断液体工质在多孔材料中浸润时的扩散区域边界，为多孔材料浸润性能定量测量提供一些新的思路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供了可准确识别液滴浸润区域边界、定量获得浸润区域大小以及液滴扩散速度的基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置，包括用于放置样品的升降平台、置于升降平台上方的红外热像仪、置于升降平台前方的高速摄像仪、与红外热像仪和高速摄像仪数据传输线连接的计算机、置于升降平台一侧的用于注射液体工质的注射器；所述计算机内安装有用于处理红外图像的红外热像仪配套的数据处理软件Research IR。

进一步地，所述注射器通过活动支架设置在升降平台的一侧，所述活动支架能够沿着任意方向自由移动。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本实用新型基于不同的材料具有不同的红外发射系数这一理论基础，利用液滴在浸润多孔材料时，在红外热像仪所采集的红外图像中液体浸润区域与未浸润区域的交界处温度会发生突变这一现象，通过计算温度分布曲线的温度梯度曲线，进而准确地定位液滴在多孔材料中浸润时扩散区域的边界，同时该方法还可以通过记录红外录像的方法定量计算液滴扩散速率，解决了滴液观察法通过可见光观测时所产生的液滴扩散区域边缘模糊不易定位的问题。

特别的此测量方法尤其适用于对无色透明的液体工质在多孔材料中的浸润性测量，且无需添加荧光染料等添加剂，不会引起工质物性发生改变，从而能够准确地获得多孔材料浸润性能。

本实用新型可直接获得液滴在浸润多孔材料时液体的扩散过程及扩散区域形状，通过扩散区域形状进而评价多属材料浸润性能的均匀性优劣，有效地解决了吸液称重法中测量结果不全面的缺陷，还能够拓展应用于其它需要分辨两相交界面的测试。

附图说明

图1为本实用新型测试装置示意图。

图2为本实用新型测试装置上的样品俯视示意图。

图3为红外图像法确定液滴浸润区域的边界点的操作示意图。

图4为测量线上的温度分布曲线。

图5为测量线上的温度梯度曲线。

图6为一种测量线的分布方式示意图。

图7为A样品的表面显微形貌示意图。

图8为B样品的表面显微形貌示意图。

图9为液滴在A样品上浸润时所对应的不同时刻的红外图像。