【技术实现步骤摘要】
一种液体表面张力与粘度同时在线测量的方法及装置
本专利技术涉及液体热物性在线测量领域，具体涉及一种液体表面张力与粘度同时在线测量的方法及装置。
技术介绍
表面张力和粘度是液体的重要物理化学性质，是医药、食品、燃油雾化和多相反应等众多科学研究和工程应用领域中常用的基础数据。目前测定液体表面张力及粘度的常用方法有：毛细管上升法，通过外部压力驱动液体流过毛细管，测定液体在毛细管内的高度和液体流量来推算液体的表面张力和粘度；最大气泡法，测定气泡在泡内压力最大时的毛细管内半径；滴重法，测定液体从毛细管中滴落时液滴的质量。这些方法的普遍问题在于样品消耗量大、接触式测量易造成样品污染、测定时间长等问题。在测量的时间分辨率上，毛细管上升法为静态方法，其他方法虽可以用于测定动态表面张力，但时间精度最高仅可达1ms。振荡液滴法通过观测射流裂解后形成振荡液滴的形态及其时间演化，得到液体的表面张力及粘度值，其时间分辨率可达微秒量级，可用于液体动态界面参数的测量。如公开号为CN108007825A的中国专利文献公开了一种基于液滴机械振动的液体...
【技术保护点】
1.一种液体表面张力与粘度同时在线测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)液滴发生单元产生在二阶模态下振荡的液滴，所述液滴的横截面为椭球形；/n(2)片激光扩束单元产生片激光并照射到振荡的液滴及其运动轨迹，产生彩虹信号；信号处理及采集单元记录振荡的椭球液滴到形成稳态时球形液滴的彩虹图像；/n(3)对彩虹图像中的彩虹信号高度及散射角进行标定，获得像素列与散射角的标定曲线；提取彩虹图像中的信号并与标定曲线相对应，并对稳态时彩虹图像进行反演，得到球形液滴的折射率和半径；/n(4)结合球形液滴的折射率和半径，根据振荡的椭球液滴与稳态时球形液滴彩虹图像的彩虹角偏移，得到液滴下...
【技术特征摘要】
1.一种液体表面张力与粘度同时在线测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)液滴发生单元产生在二阶模态下振荡的液滴，所述液滴的横截面为椭球形；
(2)片激光扩束单元产生片激光并照射到振荡的液滴及其运动轨迹，产生彩虹信号；信号处理及采集单元记录振荡的椭球液滴到形成稳态时球形液滴的彩虹图像；
(3)对彩虹图像中的彩虹信号高度及散射角进行标定，获得像素列与散射角的标定曲线；提取彩虹图像中的信号并与标定曲线相对应，并对稳态时彩虹图像进行反演，得到球形液滴的折射率和半径；
(4)结合球形液滴的折射率和半径，根据振荡的椭球液滴与稳态时球形液滴彩虹图像的彩虹角偏移，得到液滴下落过程中椭球度的演化情况；将液滴椭球度信息转化为振荡幅值信息，利用阻尼振荡函数进行拟合；由拟合得到阻尼振荡函数的振荡频率和时间常数，分别得到液体的表面张力及粘度值。
2.根据权利要求1所述的液体表面张力与粘度同时在线测量的方法，其特征在于，步骤(3)中对彩虹信号高度及散射角进行标定的方法为：
在片激光扩束单元的主光轴延伸方向的液滴测量区域设置一个带有旋转位移台的反射镜，调节旋转位移台，先使反射镜反射的光线与光学系统单元的主光轴重合，并记录旋转位移台的初始角度，微调旋转位移台的转动角度，记录旋转角度与反射光在数字相机上的位置，结合液滴发生单元中激光器发射的激光束与光学系统单元的主光轴的角度，可以得到标定点的散射角度，进而得到信号处理及采集单元中的数字相机像素与散射角之间的关系；
同步调整反射镜及激光器的上下高度，测量高度的变化量并重复上述测量过程，得到一维线上不同高度的测量点与数字相机像素上下行的对应关系。
3.根据权利要求1所述的液体表面张力与粘度同时在线测量的方法，其特征在于，步骤(4)中液滴振荡过程由以下公式进行拟合：
A2(t)＝A0exp(-t/τ)·sin[Ω·t+φ]+c
其中，A0，φ为0时刻液滴振荡的幅值及相位；τ、Ω...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴迎春，吴学成，吕绮梦，陈玲红，邱坤赞，高翔，岑可法，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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