[實用新型]基于紅外圖像處理的多孔材料浸潤性能測量裝置

有效

• 申請號: 201720262467.2
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN206891917U
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 陸龍生;張賓;梁林生;王紅飛;萬珍平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及多孔材料浸潤性能的測量領域，尤其涉及基于紅外圖像處理的多孔材料浸潤性能測量裝置。

背景技術

多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料，由于其內部分布著大量的有規律排布或隨機分布的孔洞，因而具有良好的吸附性能及滲透性能，被廣泛用作過濾材料，傳質材料等。在這些應用中，浸潤性是多孔材料的關鍵性指標，其反映了氣體或液體在多孔材料中流動擴散性能，因而多孔材料浸潤性能的測量對其應用起著至關重要的指導作用。

目前，針對多孔材料浸潤性能測量方法主要分為兩種：滴液觀察法和吸液稱重法。滴液觀察法一般是采用高速攝像儀對液滴在多孔材料中的擴散過程進行記錄，進而獲得液滴在多孔材料中的擴散區域面積，擴散速度等數據。但由于所使用的液體工質大多是無色液體，因而用肉眼通常難以精確判斷液滴在多孔材料中的擴散區域邊界，為了突顯液體工質在多孔材料中的擴散區域邊界，研究者嘗試在液體工質內加入熒光染料等感光元素，而這些添加劑可能會改變液體工質的物理性質(如表面張力、粘度等)，由此導致的測量失真無法剔除，影響了測量結果的準確性。吸液稱重法是將部分多孔材料放入裝有液體工質的容器中，通過多孔材料自身的毛細壓力使液體工質在其多孔結構中流動，然后測量實驗前后其質量的變化量來衡量多孔材料浸潤性能的好壞。此方法可以在一定程度上反映多孔介質材料的浸潤性，但無法對其浸潤均勻性作出定量的評價，因此不能較全面的反映多孔材料的浸潤性能。陸龍生等人在實用新型專利《基于數字圖像處理多孔金屬材料浸潤性能測試裝置》中提出了一種采用數字圖像處理方法來精確觀測無色液體在多孔材料中的運動的方法，此方法較好的解決了采用液滴觀察法測量多孔材料浸潤性時遇到的無色液體擴散區域邊界難以精確判斷的問題。然而，目前用于測量多孔材料浸潤性能的方法還是寥寥可數，在面對種類繁多的多孔材料，這些方法有時可能無法完全的適合某些材料，因此，有必要提出一種采用新穎的方法，在選用液滴觀察法測量多孔材料浸潤性時，能夠準確判斷液體工質在多孔材料中浸潤時的擴散區域邊界，為多孔材料浸潤性能定量測量提供一些新的思路。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供了可準確識別液滴浸潤區域邊界、定量獲得浸潤區域大小以及液滴擴散速度的基于紅外圖像處理的多孔材料浸潤性能測量裝置。

本實用新型通過下述技術方案實現：

基于紅外圖像處理的多孔材料浸潤性能測量裝置，包括用于放置樣品的升降平臺、置于升降平臺上方的紅外熱像儀、置于升降平臺前方的高速攝像儀、與紅外熱像儀和高速攝像儀數據傳輸線連接的計算機、置于升降平臺一側的用于注射液體工質的注射器；所述計算機內安裝有用于處理紅外圖像的紅外熱像儀配套的數據處理軟件Research IR。

進一步地，所述注射器通過活動支架設置在升降平臺的一側，所述活動支架能夠沿著任意方向自由移動。

本實用新型相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

本實用新型基于不同的材料具有不同的紅外發射系數這一理論基礎，利用液滴在浸潤多孔材料時，在紅外熱像儀所采集的紅外圖像中液體浸潤區域與未浸潤區域的交界處溫度會發生突變這一現象，通過計算溫度分布曲線的溫度梯度曲線，進而準確地定位液滴在多孔材料中浸潤時擴散區域的邊界，同時該方法還可以通過記錄紅外錄像的方法定量計算液滴擴散速率，解決了滴液觀察法通過可見光觀測時所產生的液滴擴散區域邊緣模糊不易定位的問題。

特別的此測量方法尤其適用于對無色透明的液體工質在多孔材料中的浸潤性測量，且無需添加熒光染料等添加劑，不會引起工質物性發生改變，從而能夠準確地獲得多孔材料浸潤性能。

本實用新型可直接獲得液滴在浸潤多孔材料時液體的擴散過程及擴散區域形狀，通過擴散區域形狀進而評價多屬材料浸潤性能的均勻性優劣，有效地解決了吸液稱重法中測量結果不全面的缺陷，還能夠拓展應用于其它需要分辨兩相交界面的測試。

附圖說明

圖1為本實用新型測試裝置示意圖。

圖2為本實用新型測試裝置上的樣品俯視示意圖。

圖3為紅外圖像法確定液滴浸潤區域的邊界點的操作示意圖。

圖4為測量線上的溫度分布曲線。

圖5為測量線上的溫度梯度曲線。

圖6為一種測量線的分布方式示意圖。

圖7為A樣品的表面顯微形貌示意圖。

圖8為B樣品的表面顯微形貌示意圖。

圖9為液滴在A樣品上浸潤時所對應的不同時刻的紅外圖像。