[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

说明书

本发明提供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，对采集到的液面图像进行处理，获得包含液面与刻线特征二值矩阵，对图像进行数字化处理能够更加准确的进行运算，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，将液面坐标与比例系数进而能够对应获得液面实际位置，消除流体页面的凹凸形带来的运算误差，进而能够准确的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，通过计算得到流体粘度，本申请通过测量图像采集、处理的优化和时间计算处理，脱离人眼测量误差，提高了流体粘度计算精度和效率。

技术领域

本申请属于毛细管流体粘度测试方法，具体涉及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。

背景技术

粘度是液体的重要物理性质和技术指标之一，粘度的准确测定在航空、石油化工、医药等工业应用和科学研究领域中具有重要意义。液体粘度通常是指单相液体内部的粘度，即液体流动时所表现的内部摩擦，由于粘度的作用，会使得物体在流体中运动时受到摩擦阻力和压差阻力，造成机械能的损耗。

目前，毛细管法测量液体粘度普遍采用将毛细管水平放置，通过测量毛细管截面两端的压力差，并通过肉眼读取数值变换进行计算的方法，其计算的粘度结果效率低，精度差，同时不便于长时间读数，不能进行实时监控读取数据。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供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，通过测量图像采集、处理的优化和时间计算处理，使得系统脱离人眼测量误差，识别流流体粘性更加精确。

本发明是通过以下技术方案来实现：

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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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：