[发明专利]一种微米毛细管气液动态相界面测试系统

摘要

本发明提供了一种微米毛细管气液动态相界面测试系统，本发明利用动态测试装置通过图像处理算法来确定相界面的移动速度，进而利用该速度通过电机来调整移动座的速度，使微流动芯片随相界面运动方向一直做相应移动，从而使相界面相应保持在摄像单元的观察视野中，为实现低毛管数、低邦德数状态下的动态接触角测量提供了测量基础，极大提高了数据处理的效率及测量精度。

主权项

1.一种微米毛细管气液动态相界面测试系统，其特征在于，包括：/n微流动芯片，用于供测试液体通过，设置有微米毛细管通道；/n压力控制管路，包括通过管路与所述微流动芯片连接的注射泵，在管路上安装有检测压力的压力传感器；/n移动平台，包括作为支撑的基座，和安装在基座上的丝杠，通过螺纹套在丝杠上沿直线移动的移动座，驱动丝杠转动的电机，所述微流动芯片安装在移动座上；/n摄像单元，设置在所述微流动芯片的上方，用于获取测试液体的相界面图像并输出；/n控制系统，根据所述压力传感器的信息控制所述注射泵的注射过程，同时控制所述电机使所述微流动芯片的水平移动速度与所述微流动芯片内的测试液体移动速度相同且方向相反，控制所述电机的步骤如下：/n设所述移动座的速度为v，根据：/nn＝f/k/n其中，n为电机的转速，f为控制系统发出的脉冲信号频率，k为转频比；则：/nv＝L_pn/nL_p为已知丝杠的螺距；根据实时显微图像判断得到相界面的运动方向及速度后，通过得到的移动座速度v反推出电机转速后即可控制所述微流动芯片同步相反移动，以使测试液体形成的相界面始终保持在所述摄像单元的视野范围内；/n还包括反推相界面的位移和速度的过程，过程如下：设所述移动座从0时刻到t时刻的位移为s，根据位移公式：/n /n控制从时刻0开始，每隔Δt的时间间隔记录移动座的速度v_i，i＝1,2,3…m，到时刻t时总共记录了m个速度数据，则该式可以离散成：/n /n其中，Δt的取值依赖于实际操作过程中所述移动座的速度变化；通过图像识别算法得到任意时刻相界面上两个接触点到图像左端的距离d_A和d_B，则任意时刻相界面的位移x为：/n /n相对相界面的位移x，相界面的速度V是位移x的一阶导数对位移x以中心差分格式对位移数据进行求导，其中，假设x中包含m个数据，i及x的角标表示位移数据的编号：/n /n由此得到相界面的速度。/n