[发明专利]一种可调节的气泡切割装置及其可视化实验系统

权利要求书

1.一种可调节的气泡切割装置，其特征在于，包括可调节的气泡切割装置；

所述可调节的气泡切割装置包括竖直螺杆，气泡切割片，水平滑块，反应器，竖直滑块，水平螺杆，竖直导杆，水平导杆，水平步进电机，连接杆，步进电机控制器，固定柱，夹片，竖直步进电机。

2.根据权利要求1所述的一种可调节的气泡切割装置，其特征在于：气泡切割片与毛细管的有效切割空间相对位置设置为精确可调节，所述毛细管出口的中心点设置为参考点，所述水平滑块用于带动竖直滑块、连接杆、夹片以及气泡切割片在水平范围移动，所述竖直滑块用于带动连接杆、夹片、气泡切割片在竖直范围移动，所述夹片用于更换和固定气泡切割片，所述夹片包括调节旋钮，所述调节旋钮的气泡切割角度的调节范围设置为0°～180°。

3.根据权利要求1所述的一种可调节的气泡切割装置，其特征在于：所述气泡切割片的厚度设置为d～3d，所述气泡切割片的高度设置为d～4d，所述气泡切割片的水平调节范围设置为－d～d距离，所述气泡切割片的竖直调节范围设置为6d～14d距离。

4.根据权利要求1所述的一种可调节的气泡切割装置，其特征在于：所述竖直导杆设置为用于对水平滑块和竖直滑块起连接和导向作用的光滑导向杆，所述竖直导杆的数量设置为两个，所述竖直导杆与水平滑块、竖直滑块上下两端的连接处均设置有用于增加摩擦力的垫片，所述水平导杆设置为用于对固定柱和水平滑块起连接和导向作用的光滑导向杆，所述水平导杆的数量设置为两个，所述水平导杆与固定柱、水平滑块的连接处均设置有用于增加摩擦力的垫片。

5.根据权利要求1所述的一种可调节的气泡切割装置，其特征在于：所述竖直螺杆和水平螺杆的螺纹均采用梯形螺纹或其他传动精度比较高的螺纹且其螺距不超过1mm，所述竖直螺杆长度可贯穿水平滑块和竖直滑块，所述水平螺杆长度可贯穿固定柱和水平滑块。

6.一种可调节的气泡切割装置的可视化系统，采用如权利要求1-5任意所述的一种可调节的气泡切割装置，其特征在于，包括可视化实验装置，所述可视化实验装置包括光源，电滑轨，高速摄影机，计算机，所述光源，电滑轨，高速摄影机，计算机之间设置为电控连接，所述可调节的气泡切割装置中气泡切割片放置的目标位置(X_c,Y_c)的确定模式包括自动调节模式和手动调节模式，自动调节模式通过高速摄影机将气泡运动的过程的拍摄结果传递到计算机，由图像处理程序进行气泡运动过程的图像处理提取气泡边界，最终获得气泡的等效直径D_b、宽高比W/H、气泡的形心位置(X_b,Y_b)、水平和竖直方向运动速度V_x和V_y等参数，计算机的CPU根据函数计算出气泡切割片放置的较佳目标的切割位置(X_c,Y_c)，并反馈给步进电机控制器，步进电机控制器控制水平步进电机和竖直步进电机将气泡切割片移动到目标切割位置，实现自动调控，所述用于计算最佳切割位置与切割前气泡的特征参数之间函数关系的计算公式为：X_c＝f(D_b,W/H,X_b,V_x)和Y_c＝g(D_b,W/H,Y_b,V_y)；

其中，f(D_b,W/H,X_b,V_x)＝a₁×W/H×D_b+a₂×X_b+a₃×V_x；

g(D_b,W/H,Y_b,V_y)＝b₁×W/H×D_b+b₂×Y_b+b₃×V_y。