[發(fā)明專利]一種聲化學分布場研究裝置及其使用方法

有效

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• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103808656A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 朱昌平;王斌;尹玉振;單鳴雷;陳華;任慶功;文文;朱進;韓慶邦
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區(qū)
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N21/76
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬

技術領域

本發(fā)明涉及一種聲化學分布場研究裝置及其使用方法，屬于超聲波處理領域。

背景技術

超聲波被廣泛地應用于化學處理中，研究聲波在處理過程中的作用機理是非常重要的內容，這需要研究人員清楚地了解超聲波在作用過程中空化泡的分布以及聲化學所產生的羥自由基的分布，本裝置通過激光照射空化泡群使空化泡的分布清楚可見，并用高速攝像機進行捕捉，通過魯米諾溶液與羥自由基發(fā)生化學發(fā)光反應捕捉羥自由基的分布圖。裝置能自動控制反應水槽的液體溫度，自動補充魯米諾試劑，自動拍攝和存儲圖像，方便科研人員進行相關研究工作。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種聲化學分布場研究裝置，它能夠捕捉并存儲超聲處理過程中的空化泡群圖像和化學發(fā)光圖像，可以實現(xiàn)反應水槽的恒溫控制、自動補充藥劑的功能，自動化完成相關研究實驗中的諸多工作。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種聲化學分布場研究裝置，其特征在于：它包括實驗玻璃水槽、控制主機、處理終端、高速攝像機，激光發(fā)射器；其中，

實驗玻璃水槽，用于發(fā)生聲化學反應，使用鋼化玻璃制作的立方體水槽，透光性好，上部和底部分別連接有進水和出水口。

控制主機，內部包括藥劑儲存盒，用于儲存化學發(fā)光用藥劑，循環(huán)水泵，用于循環(huán)實驗玻璃水槽中的液體，恒溫系統(tǒng)，用于保持水槽中液體在設定的溫度，藥液混合系統(tǒng)，用于將循環(huán)至控制主機中的液體與魯米諾藥劑定量混合，保持水槽中魯米諾的濃度用于持續(xù)發(fā)光，核心控制器，用于控制水泵、恒溫系統(tǒng)和混合系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并能夠與處理終端進行通信。

處理終端，用于設置并控制裝置參數(shù)，如配置藥液的濃度、溫度參數(shù)，同時控制高速業(yè)攝像頭進行相應圖像的采集并進行處理、存儲。處理終端能夠與計算機進行通信，將儲存的圖像等數(shù)據(jù)上傳至計算機進行分析。

高速攝像機，用于捕捉空化泡群的圖像以及化學發(fā)光圖像，高速攝像機能夠自動調節(jié)光圈以適應不同的拍攝情況，如捕捉空化泡群圖像時光線較強，攝像機削弱進光量，捕捉化學發(fā)光圖像時光線較弱，攝像機自動補光，攝像機的圖像傳入處理終端時將進行圖像處理，以保證最終存儲的圖像更容易進行分析使用。

激光發(fā)射器，僅在捕捉空化泡群圖像時打開使用，激光發(fā)射器發(fā)出強烈的光束使得空化泡群在黑暗環(huán)境下非常清晰地顯示出來。

進一步，所述控制主機存儲的化學發(fā)光藥劑是魯米諾。

進一步，所述控制主機將抽入的水首先進行加熱然后再進行藥液混合。

進一步，所述處理終端與計算機之間使用USB方式通信。

本發(fā)明還提供了上述聲化學分布場研究裝置的實用方法，步驟如下：首先將整套裝置布置穩(wěn)妥，在實驗玻璃水槽中加入足量的去離子水，開啟裝置電源，在處理終端3上設置溶液需要保持的溫度，超聲波的功率，按下處理終端上的預熱鍵，程序將控制控制主機開始運行，循環(huán)水泵將實驗玻璃水槽中的水抽入控制主機中進行加熱，然后送入藥液混合倉中進行處理，控制主機根據(jù)處理終端上設置的溫度和超聲功率等參數(shù)控制水溫和合適的魯米諾溶液濃度，再通過循環(huán)水泵將配制好的溶液送回至實驗玻璃水槽中，整個過程持續(xù)約3分鐘后，實驗玻璃水槽中的溶液將達到設定的溫度和合適的魯米諾濃度，處理終端將會提醒預熱完畢；接下來，將超聲波反應器放入實驗玻璃水槽中，使反應器開始工作，待實驗玻璃水槽中出現(xiàn)穩(wěn)定空化泡群后將室內光線變暗，并打開激光發(fā)射器，操作處理終端開始捕捉圖像，處理終端根據(jù)圖像情況自動調節(jié)高速攝像機至拍攝最佳狀態(tài)并捕捉圖像，捕捉到的圖像將儲存在處理終端中并進行簡單的去噪補光等等圖像處理；實驗過程中將激光發(fā)射器關閉，處理終端將自動控制高速攝像機調節(jié)至微光拍攝模式并開始捕捉魯米諾發(fā)光形成的圖像，并存儲在處理終端中，同樣進行簡單圖像處理；處理終端以時間順序整理所存儲所有圖像，實驗停止后，研究人員可以將處理終端通過USB連接線連接至計算機，導出圖像數(shù)據(jù)，進行分析使用。

采用了上述技術方案后，該裝置在開始穩(wěn)定反應后自動循環(huán)實驗玻璃水槽中的液體，自動進行恒溫控制，自動補充魯米諾藥劑。打開激光發(fā)射器后，處理終端通過高速攝像機回傳數(shù)據(jù)識別空化泡群圖像，并進行拍攝捕捉和相應的圖像處理工作