流式液滴光测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及流式液滴光测量装置，用于对流体通道中的液滴进行测量，包括依次设置的用于产生激光的激光光源、用于对来自激光光源的激光进行分光的分光器、位于所述流体通道一侧用于传播并使分光后的激光射穿流体通道的光纤、位于流体通道另一侧用于接收光纤射出的激光并将光信号转化为电信号的光敏面电路板、一端与光敏面电路板连接以采集来自所述光敏面电路板的电信号的数据采集卡，数据采集卡的数据输出口与电脑相连，流体通道上设有相距一定距离的至少两个光纤检测点，光纤的数目与光纤检测点的数目相同。本发明专利技术由于采用上述双耦合光阻测量装置和方式，数据采集速度快，达到20Hz,存入的电脑硬盘能保证长时间纪录。

Flow Droplet Light Measuring Device and Method

The present invention relates to a flow-type droplet light measuring device for measuring droplets in a fluid channel, including a laser source for generating lasers, a spectrometer for splitting lasers from a laser source, a fiber located on one side of the fluid channel for propagation and splitting of laser beams through the fluid channel, and a fiber located on the other side of the fluid channel for reception. The laser emitted by the optical fiber converts the optical signal into the electrical signal of the photosensitive surface circuit board, and connects one end to the photosensitive surface circuit board to collect the data acquisition card of the electrical signal from the photosensitive surface circuit board. The data output port of the data acquisition card is connected with the computer. There are at least two optical fiber detection points at a certain distance on the fluid channel, and the number of optical fibers and the number of optical fiber detection points. The same. The invention adopts the double coupling photoresistance measuring device and method, and the data acquisition speed is fast, reaching 20Hz. The computer hard disk stored in the device can ensure long-term recording.

【技术实现步骤摘要】
流式液滴光测量装置及方法
本专利技术属于电子领域，尤其涉及一种流式液滴光测量装置及方法。
技术介绍
检测微小液滴尺寸的方法有静置拍照分析(扫场)和快速摄像机流式拍照(扫点)。前者受限于视野大小，且需要将液滴单层分布，后续统计分析繁琐；后者受限于内存，一般只能记录十几到几十秒的情况，另快门速度有限,流速高时油水界面模糊难辨。专利CN201410242630通过光阻设备实现流过的固体颗粒物计数，但该设备和方法不能获得我们关心的流过物的尺寸大小、速度分布的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种流式液滴光测量装置及方法，可以实现快速的双耦合光阻测量装置和方法。本专利技术的技术实施方案是：流式液滴光测量装置，用于对流体通道中的液滴进行测量，包括依次设置的用于产生激光的激光光源、用于对来自激光光源的激光进行分光的分光器、位于所述流体通道一侧用于传播并使分光后的激光射穿流体通道的光纤、位于所述流体通道另一侧用于接收所述光纤射出的激光并将光信号转化为电信号的光敏面电路板、一端与所述光敏面电路板连接以采集来自所述光敏面电路板的电信号的数据采集卡，所述数据采集卡的数据输出口与电脑相连，所述流体通道上设有相距一定距离的至少两个光纤检测点，所述光纤的数目与所述光纤检测点的数目相同。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：还包括红外线检测卡，所述红外线检测卡用于将光纤射出的激光与流体通道对准，以使激光垂直射穿流体通道。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：所述的流体通道是横截面为圆形或矩形，特征尺寸在亚微米或微米级的长直管道。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：所述的光敏面电路板包括多个光敏面接收元件、NBC接头和电源，所述光敏面接收元件与所述光纤的数目相同且处于同一光路上，所述每个光敏面接收元件分别接至NBC接头，所述电源接至相串联的光敏面接收元件和NBC接头的两端，所述NBC接头的输出端为光敏面电路板的电信号输出端。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：所述光敏面电路板和数据采集卡集成于同一盒子中，所述盒子上还设有光纤支架和光纤扣，所述光纤支架上开有光纤孔，所述光纤扣置于光纤孔中，光纤支架架设于盒子上以用于将光纤与盒内的光敏面接收元件对准。基于上述目的，本专利技术的另一种技术实施方案是：流式液滴光测量方法，采用上述的流式液滴光测量装置实现，包括：激光光源产生激光经分光器分光后进入光纤，光纤中的激光射出后，穿过液滴流经的流体通道进入光敏面电路板，光敏面电路板将接收到的激光的光信号转化为电信号，数据采集卡采集光敏面电路板的电信号，并将电信号随时间变化的信号文件保存至电脑中进行分析，每条光纤通道会保存一个电信号文件实现流式液滴光测量。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：液滴和油相的占有率α、η分别为：T是探测时间，TGi是探测液滴的时间，TLi是探测油相的时间。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：所述流式液滴光测量包括对液滴瞬时速度的测量：V＝S/T’,S为顺着流体通道方向排布的两条光纤之间的间隔，T’为液滴经过两条光纤的时间差。基于上述目的，本专利技术的进一步改进方案是：所述流式液滴光测量包括对液滴长度的计算：设立区别液滴和外相的临界值，得到每个液滴的波形图，波形图中波峰在x轴占据的时间为液滴通过光纤监测点的时间tdrop，液滴的长度等于瞬时速度与tdrop的乘积。有益效果本专利技术由于采用上述双耦合光阻测量装置和方式，数据采集速度快，达到20Hz,存入的电脑硬盘能保证长时间纪录。自编算法能自动计算统计，保证了检测的快速、精准、高通量的特点。附图说明图1为本专利技术实施例一光检测集成设备外观；图2为本专利技术实施例一对准支架示意图；图3为本专利技术实施例一光纤扣示意图；图4为本专利技术实施例一光敏面电路板的电路原理图；图5为本专利技术实施例一流式液滴光测量装置示意图；图6为本专利技术实施例二光测量方法操作流程图；图7(a)为本专利技术实施例二光纤检测的空间排布图；图7(b)为本专利技术实施例二流型与电信号形状图；图8为本专利技术实施例二脉冲电信号液滴与外相示意图；图9为本专利技术实施例二光纤布微通道管方式示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案的原理及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施方案，对本专利技术进行进一步详细说明。在本实施方式中，所描述的具体实施方案仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一如图1所示和图5所示，流式液滴光测量装置，用于对流体通道7中的液滴进行测量，包括依次设置的用于产生激光的激光光源1、用于对来自激光光源的激光进行分光的分光器2、位于所述流体通道7一侧用于传播并使分光后的激光射穿流体通道7的光纤3、位于所述流体通道7另一侧用于接收所述光纤3射出的激光并将光信号转化为电信号的光敏面电路板4、一端与所述光敏面电路板4连接以采集来自所述光敏面电路板4的电信号的数据采集卡5，所述数据采集卡5的数据输出口与电脑6相连，所述流体通道7上设有至少相距一定距离的两个光纤检测点，所述光纤3的数目与所述光纤检测点的数目相同。光敏面电路板4将光信号转化成电信号，导入数据采集卡5，并存入与数据输出口相连的电脑6里。所述流式液滴光测量装置还包括红外线检测卡，所述红外线检测卡用于将光纤3射出的激光与流体通道7对准，以使激光垂直射穿流体通道7。所述的流体通道是横截面为圆形或矩形，特征尺寸在亚微米或微米级的长直管道。所述光敏面电路板和数据采集卡集成于同一盒子中，所述盒子上还设有光纤支架和光纤扣，如图2和图3所示，所述光纤支架上开有光纤孔，所述光纤扣置于光纤孔中，光纤支架架设于盒子上以用于将光纤与盒内的光敏面接收元件8对准。如图4所示，所述的光敏面电路板包括多个光敏面接收元件8、NBC接头9和电源，所述光敏面接收元件8与所述光纤的数目相同且处于同一光路上，所述每个光敏面接收元件8分别接至NBC接头9(BayonetNutConnector，刺刀螺母连接器，是一种用于同轴电缆的连接器)，所述电源接至相串联的光敏面接收元件8和NBC接头9的两端，所述NBC接头9的输出端为光敏面电路板的电信号输出端。我们专利技术产品的整体外观如图1，首次将光检测设备集成为一个便携化单元。我们将检测光信号变化的光敏面电路板和保存转化后的电信号的数据采集卡集成在一个盒子里，自带电源。另配有上游激光光源和分光器，通过线切割技术加个光纤支架见图2，光纤扣上有两对光纤检测口，该光检测设备可同时检测两条流体通道中液滴流过的信息。光纤支架夹在黑盒上时，恰好与盒内的光敏原件对准，操作便携简单，容易推广至其他工程应用场合。实施例二如图5和图6所示，流式液滴光测量方法，激光光源产生激光经分光器分光后进入光纤，如图7(a)和图9所示，光纤中的激光射出后，穿过液滴流经的流体通道进入光敏面电路板，在流体通道上安排至少两个光纤检测点，光敏面电路板将接收到的激光的光信号转化为电信号，数据采集卡采集光敏面电路板的电信号，并将电信号随时间变化的信号文件保存至电脑中进行分析，每条光纤通道会保存一个电信号文件实现流式液滴光测量。专利技术装置的测量流程如图6所示：半导体激光光源产生的近红外光经过分光器，分为四路，各自在光纤内传输。与CN201410242630不同的是，我们在流体通道上紧密安排两个光纤检测点，如图7(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.流式液滴光测量装置，用于对流体通道中的液滴进行测量，其特征在于：包括依次设置的用于产生激光的激光光源、用于对来自激光光源的激光进行分光的分光器、位于所述流体通道一侧用于传播并使分光后的激光射穿流体通道的光纤、位于所述流体通道另一侧用于接收所述光纤射出的激光并将光信号转化为电信号的光敏面电路板、一端与所述光敏面电路板连接以采集来自所述光敏面电路板的电信号的数据采集卡，所述数据采集卡的数据输出口与电脑相连，所述流体通道上设有相距一定距离的至少两个光纤检测点，所述光纤的数目与所述光纤检测点的数目相同。

【技术特征摘要】
1.流式液滴光测量装置，用于对流体通道中的液滴进行测量，其特征在于：包括依次设置的用于产生激光的激光光源、用于对来自激光光源的激光进行分光的分光器、位于所述流体通道一侧用于传播并使分光后的激光射穿流体通道的光纤、位于所述流体通道另一侧用于接收所述光纤射出的激光并将光信号转化为电信号的光敏面电路板、一端与所述光敏面电路板连接以采集来自所述光敏面电路板的电信号的数据采集卡，所述数据采集卡的数据输出口与电脑相连，所述流体通道上设有相距一定距离的至少两个光纤检测点，所述光纤的数目与所述光纤检测点的数目相同。2.根据权利要求1所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：还包括红外线检测卡，所述红外线检测卡用于将光纤射出的激光与流体通道对准，以使激光垂直射穿流体通道。3.根据权利要求2所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：所述的流体通道是横截面为圆形或矩形，特征尺寸在亚微米或微米级的长直管道。4.根据权利要求3所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：所述的光敏面电路板包括多个光敏面接收元件、NBC接头和电源，所述光敏面接收元件与所述光纤的数目相同且处于同一光路上，所述每个光敏面接收元件分别接至NBC接头，所述电源接至相串联的光敏面接收元件和NBC接头的两端，所述NBC接头的输出端为光敏面电路板的电信号输出端。5.根据权利要求4所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：所述光敏面电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乐翔，刘琪儿，
申请(专利权)人：张乐翔，
类型：发明
国别省市：天津,12