[发明专利]一种模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法

权利要求书

1.一种模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，其特征在于：

以具有温控装置的微流控芯片来模拟土壤冻融过程；所述微流控芯片，其内构建有多孔介质网络模型，用于模拟土壤内孔隙分布的空间结构；所述温控装置用于对微流控芯片进行温度控制，使其形成冻融状态；

所述方法包括：

S1:对注入有色可溶性组分溶液的微流控芯片进行冻融处理，控制其冻结速度及方向，获得灰度值随距离的分布曲线；

S2:将S1获取的灰度值随距离的分布曲线同标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线进行拟合，从而获得微流控芯片在冻融过程中有色可溶性组分的浓度分布。

2.根据权利要求1所述的模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，其特征在于，所述S2中，标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线的获取方法为：根据注入微流控芯片中的标准溶液浓度与对微流控芯片进行图像采集获得的灰度值，确定标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线。

3.根据权利要求2所述的模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，其特征在于，所述标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线的获取方法为：

A.分别向微流控芯片中注入配置好的不同已知浓度C_i的标准溶液，使之饱和；

B.通过光学成像，对已注入好标准溶液的微流控芯片进行图像视频采集，利用MATLAB进行后期的数据处理分析，获取各芯片对应的灰度值A_i；

C.将已知浓度C_i与对应的灰度值A_i进行拟合，以确定标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线。

4.根据权利要求3所述的模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，其特征在于，所述步骤A中，分别向微流控芯片中注入配置好的已知浓度C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆的标准溶液，使之饱和。

5.根据权利要求1所述的模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，其特征在于，所述温控装置采用半导体制冷片，所述半导体制冷片安装在微流控芯片的两端，使所述微流控芯片的两端分别形成冷端和暖端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：

A.向微流控芯片中注入初始浓度C₀的溶液使之饱和；

B.利用温控装置对微流控芯片两端进行温控，控制其冻结速度及方向，在冻结同时，会发生排盐现象；

C.利用光学成像系统对冻融过程中的微流控芯片进行图像采集，通过图像分析得到芯片冻结锋面后灰度值随距离的分布。