[發(fā)明專利]一種微尺度下測量滑移速度的裝置與測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310737293.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103675332A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張會臣;李小磊;馬曉雯;黃亞男
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

1.一種微尺度下測量滑移速度的裝置，包括微量氣體泵（1）、管系（2）、氣壓表（3）、微量注射泵（4）、液體（5）、矩形通道（7）、高速攝像系統(tǒng)（10）和水槽（12），其特征在于：所述矩形通道（7）左側(cè)壁面為親水性的硅片一（8），右側(cè)壁面由兩片硅片在同一平面上下拼接組成，下側(cè)硅片為親水硅片三（11），上側(cè)硅片為疏水硅片二（9），疏水硅片二（9）的長度為下側(cè)親水硅片三（11）的2～4倍，矩形通道前后兩側(cè)壁為透明玻璃片，矩形通道（7）左右兩側(cè)壁之間的的距離為0.1～10mm，矩形通道（7）下端用管路（2）與微量氣體泵（1）連接，氣壓表（3）連接在矩形通道（7）與微量氣體泵（1）連接的管路上，矩形通道（7）上端用管路（2）與水槽（10）連接，所述微量注射泵（4）與矩形通道（7）連通，連通位置位于親水硅片三（11）是中下部，微量注射泵（4）與液體（5）連通，所述高速攝像系統(tǒng)（10）置于與矩形通道透明玻璃片相對的位置，攝像視窗位于疏水硅片二（9）和親水硅片三（11）的交界面（18）處，視窗視野界面在疏水硅片二（9）和親水硅片三（11）交界面（18）上下5mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微尺度下測量滑移速度的裝置，其特征在于：所述矩形通道（7）的長寬值為25mm*5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微尺度下測量滑移速度的裝置，其特征在于：所述微量氣體泵（1）流量范圍為0～500ml/h；所述連接管路的直徑為4mm；所述氣壓表（3）量程范圍為0～10Kpa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微尺度下測量速度滑移的裝置，其特征在于：所述高速攝像系統(tǒng)（10）的最小幀頻大于1000fp/s，內(nèi)存大于等于2Gb。

5.權(quán)利要求1所述一種微尺度下測量滑移速度的裝置的測量方法，其特征在于：所述測量方法如下：

1）打開微量氣體泵（1）向矩形通道（7）內(nèi)持續(xù)送微量氣體；

2）打開打開高速攝像系統(tǒng)（10）對矩形通道（7）內(nèi)攝像；

3）打開微量注射泵（4）向矩形通道（7）中注入液柱（6），液柱（6）與矩形通道（7）左右兩側(cè)壁面相接觸；

4）液柱在微量氣體推動下在矩形通道內(nèi)向上運(yùn)動，高速攝像系統(tǒng)（10）攝錄下矩形通道內(nèi)液柱（6）運(yùn)動圖像；

5）對所攝圖像分析處理，在圖像上設(shè)定液柱的位置Ⅰ，位置Ⅰ液柱（6）與右側(cè)硅片的接觸點設(shè)為D點（19），D點（19）位于疏水硅片二（9）和親水硅片三（11）交界面（18）處，位置Ⅰ液柱（6）與左側(cè)親水硅片一（8）的上接觸點設(shè)為A點（15），在圖像上設(shè)定液柱的位置Ⅱ（14），位置Ⅱ液柱（14）的位于疏水硅片二（9）和親水硅片三（11）交界面（18）上部，位置Ⅱ（14）處液柱（6）上側(cè)氣液界面形狀處于初始穩(wěn)定不變狀態(tài)，位置Ⅱ（14）處液柱（6）與左側(cè)親水硅片一（8）的上接觸點設(shè)為B點（13），位置Ⅱ（14）液柱（6）與右側(cè)疏水硅片二（9）的接觸點設(shè)為C點（17），測量A點（15）和B點（13）、C點（17）和D點（19）之間的距離，高速攝像系統(tǒng)（8）顯示的液柱（6）由位置Ⅰ（16）運(yùn)動到位置Ⅱ（14）的時間即為液柱（6）由位置Ⅰ（16）運(yùn)動到位置Ⅱ（14）的運(yùn)動時間，分別用測量的A點（15）和B點（13）之間的距離、C點（17）和D點（19）之間的距離除以液柱（6）由位置Ⅰ（16）運(yùn)動到位置Ⅱ（14）的運(yùn)動時間，分別得出液柱（6）在親水硅片一（8）和疏水硅片二（9）兩壁面處的流動速度，用液柱（6）在疏水硅片二（9）上的流動速度減去液柱（6）在親水硅片一（8）上的流動速度即得到液柱在疏水硅片二（9）處的滑移速度。