[发明专利]一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法、系统、设备及介质

权利要求书

1.一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于加权法的图像像素化处理，得到灰度图像，对灰度图像处理，获得包含液面与刻线特征二值矩阵；

对二值矩阵在两个维度分别相干累积，通过离散傅里叶变换频域鉴别法，将累积后矩阵分为液面特征矩阵和刻线特征矩阵，并获得液面及刻线对应坐标；

对刻度线坐标进行差分算法，采用卡尔曼滤波获得刻线宽度及刻线间距，采用直方图自适应处理，实现刻线精确识别，并根据像素和距离之间比例系数，将液面坐标与比例系数对应获得液面实际位置；

根据毛细管中待测液体液面实际位置从毛细管截面顶端流到底端图像计算出流动时间，根据流动时间和流速公式计算得到流体粘度。

2.根据权利要求1所述一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，所述液面与刻线特征二值矩阵通过对灰度图像进行基于梯度滤波原理及基尔霍夫变换的处理得到。

3.根据权利要求1所述一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，所述像素和距离之间比例系数根据刻线间距与刻线宽度确认刻线位置计算得到。

4.根据权利要求1所述一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，在计算流体粘度时，需要计算毛细管内流体受到的重力为：

其中，V表示毛细管内盛满待测液体的体积，L表示毛细管中的长度，同时也是待测液体在毛细管中的长度，r为距离毛细管横截面圆心的径向距离，ρ表示待测液体密度，g为重力加速度。

5.根据权利要求4所述一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，在计算流体粘度时，需要计算毛细管内流体受到的阻力为：

其中，η是粘性系数，S是毛细管横截面积，是剪切变形速率，r是距离毛细管横截面圆心的径向距离，R≥r，R为毛细管半径，dr为毛细管半径的微分量，dt是液体在毛细管中流动时间的微分。

6.根据权利要求5所述一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，若流体重力和粘性阻力大小相等，方向相反，则，

得到流体速度为：

待测流体流量为：

则得到粘性系数为：

其中，ds是毛细管横截面圆环厚度，表示为2πrdr，R是毛细管半径，t液体在毛细管流动的时间。

7.根据权利要求5所述一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，其特征在于，若流体做匀加速直线运动，则重力大于粘性阻力，则：

G-f＝ma；

得到流体速度为：

则得到的流体粘度系数为：

其中，其中，V表示毛细管内盛满待测液体的体积，L表示毛细管中的长度，同时也是待测液体在毛细管中的长度，r为距离毛细管横截面圆心的径向距离，ρ表示待测液体密度，g为重力加速度，η是粘性系数，S是毛细管横截面积，是剪切变形速率，ds是毛细管横截面圆环厚度，表示为2πrdr，R是毛细管半径，t是液体在毛细管流动的时间。

8.一种基于毛细下降法测量流体粘度的系统，其特征在于，基于权利要求1-7所述任意一种基于毛细下降法测量流体粘度的方法，包括：

图像处理模块，用于基于加权法的图像像素化处理，得到灰度图像，对灰度图像处理，获得包含液面与刻线特征二值矩阵；

二值矩阵处理模块，用于对二值矩阵在两个维度分别相干累积，通过离散傅里叶变换频域鉴别法，将累积后矩阵分为液面特征矩阵和刻线特征矩阵，并获得液面及刻线对应坐标；

实际液面计算模块，用于对刻度线坐标进行差分算法，采用卡尔曼滤波获得刻线宽度及刻线间距，采用直方图自适应处理，实现刻线精确识别，并根据像素和距离之间比例系数，将液面坐标与比例系数对应获得液面实际位置；

粘度计算模块，用于根据毛细管中待测液体液面实际位置从毛细管截面顶端流到底端图像计算出流动时间，根据流动时间和流速公式计算得到流体粘度。