[發(fā)明專利]一種測(cè)量固-液混合過(guò)程固體擴(kuò)散速率和溶解速率的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110439169.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113138141B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖清泰;楊凱;王華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

1.一種測(cè)量固-液混合過(guò)程固體擴(kuò)散速率和溶解速率的方法，其特征在于，包括如下步驟

S1、搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)：在透明容器中加入帶混合的固-液兩相，通過(guò)攪拌裝置對(duì)所述固-液兩相進(jìn)行攪拌混合，并采集所述透明容器中所述固-液兩相混合過(guò)程中的視頻圖像；

S2、對(duì)所述固-液兩相混合過(guò)程中的視頻圖像進(jìn)行處理，得到二值化圖像序列；

S3、基于二值化圖像序列，計(jì)算分形維數(shù)時(shí)間序列，并基于所述分形維數(shù)時(shí)間序列求解固體在液體中的溶解速率；

S4、對(duì)步驟S2中的二值化圖像序列進(jìn)行P值求取，所述P值為每張二值圖像連續(xù)腐蝕若干次所求得的分形維數(shù)的斜率的絕對(duì)值，利用logistics回歸對(duì)所述P值進(jìn)行擬合，獲取擴(kuò)散范圍最大的時(shí)刻，基于擴(kuò)散范圍最大的時(shí)刻獲取固體擴(kuò)散速率；

所述步驟S1中，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括透明容器(6)，所述透明容器(6)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，所述攪拌裝置包括攪拌槳軸(2)、若干個(gè)攪拌槳葉片(3)，所述攪拌槳葉片(3)設(shè)于所述攪拌槳軸(2)的底部，所述透明容器(6)內(nèi)裝有固-液兩相待混合物(4)，所述攪拌槳葉片(3)在所述攪拌槳軸(2)的帶動(dòng)下對(duì)所述透明容器(6)中的固-液兩相待混合物(4)進(jìn)行攪拌混合；所述透明容器(6)一側(cè)設(shè)有圖像采集裝置(5)，用于采集所述透明容器(6)中的固-液兩相待混合物(4)混合過(guò)程中的視頻圖像；

所述透明容器(6)的另一側(cè)還設(shè)有遮光板(1)，所述遮光板(1)與所述圖像采集裝置(5)對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在視頻圖像采集過(guò)程中進(jìn)行遮光；

所述圖像采集裝置(5)包括但不限于高速攝像機(jī)、電容層析成像儀ECT；

所述步驟S3中，求解固體在液體中的溶解速率的方法具體包括：

計(jì)算所述二值化圖像序列中每一張二值化圖像的分形維數(shù)D，得到分形維數(shù)時(shí)間序列，基于所述分形維數(shù)時(shí)間序列求解固體在液體中的溶解速率，如下式所示：

S＝D₁+D₂+…+D_n

R＝S/t

式中，S為所述二值化圖像序列中各二值化圖像的分形維數(shù)之和，D_n為所述二值化圖像序列中第n張二值化圖像的分形維數(shù)，R為固體在液體中的溶解速率，n為圖像序列的序數(shù)，t為固體在液體中溶解的時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量固-液混合過(guò)程固體擴(kuò)散速率和溶解速率的方法，其特征在于，所述步驟S2中，對(duì)所述固-液兩相混合過(guò)程中的視頻圖像進(jìn)行處理的方法包括：對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行圖像分割，并對(duì)分割后得到的混合圖像序列進(jìn)行灰度及二值化處理，得到二值化圖像序列。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量固-液混合過(guò)程固體擴(kuò)散速率和溶解速率的方法，其特征在于，對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行圖像分割的過(guò)程中，以視頻幀或預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為單位對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行圖像分割，得到混合圖像序列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量固-液混合過(guò)程固體擴(kuò)散速率和溶解速率的方法，其特征在于，所述步驟S4中，利用logistics回歸對(duì)所述P值進(jìn)行擬合，獲取擴(kuò)散范圍最大的時(shí)刻的具體方法包括：對(duì)P值的時(shí)間序列在OXY直角坐標(biāo)系中進(jìn)行l(wèi)ogistics擬合，得到擬合后的logistics曲線，所述logistics曲線的拐點(diǎn)隨對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)即為擴(kuò)散范圍最大的時(shí)刻。