CN107894377A - 一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置和方法，该装置的实验本体可以形成良好的不同液体的分界面，改善了现有技术在制备扩散本体方面的不足，提高了测量精度。本发明提供的用于测量二元溶液互扩散系数的方法，即通过物光相位曲线的拟合确定互扩散系数与时间的乘积，并利用该乘积和扩散时间的线性关系确定互扩散系数。该方法可有效的避免现有干涉图像处理方法中存在的问题，如：极值点位置、扩散前溶液分界面位置难以准确确定，利用多条浓度曲线同时拟合得到互扩散系数和初始扩散时刻导致的数据处理过程复杂，等等。显著的提高了互扩散系数的测量精度，降低了实验强度。

Description

一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置及方法

技术领域

本发明属于流体热物理性质测量技术领域，涉及一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置及方法。

背景技术

扩散现象是分子的热运动，在一定势差(如浓度差、温度差、压力差等)的作用下，导致的宏观质量移动。扩散现象不仅存在日常的生活中，还存在于能源、化工、工业安全、医疗等诸多领域中。如：电解质在溶液中的扩散、萃取剂与目标物质间的扩散、有毒气体的泄漏扩散、蛋白质分子和微量元素在人体血液中的扩散等等。扩散现象的研究有助于更好地利用扩散从而优化工业过程的设计和解决工程实际的问题。扩散系数作为三大输运性质之一，体现了质量传递，该过程是分子无规则热运动在一定势差作用下的宏观体现，如压力差、温度差、浓度差等。

液体互扩散系数的实验测量方法分为两类：一类是接触法，具有代表性的有膜池法和Taylor分散法；另一类是非接触法，最具代表性的是光学干涉法。膜池法的待测物理量是浓度差，该浓度差随时间逐渐减小，然而浓度差的测量精度相对浓度测量而言要低很多，因此该方法需要借助精度更高的化学分析手段。该方法是一种较为传统的互扩散系数测量方法，具有造价低、实验设备简单、操作方便等特点；Taylor分散法基于层流流动模型，目前已实现实验设备的模块化，在实际应用中，只需要根据实验测量的要求，购买相应型号的元器件，然后再进行组装即可搭建完整的实验台。在已有的互扩散系数测量方法中，该方法的压力和温度适用范围较广且测量速度较快，在需要获得大批量实验数据的时候具有一定的优势；光学干涉法是一种基于测量浓度变化引起的折射率变化进而获得互扩散系数的光学实验方法。三种经典的用于互扩散系数测量的光干涉方法为：Gouy干涉法、Rayleigh干涉法和Mach–Zehnder干涉法。激光干涉法对于光学元器件以及光路调整具有相对较高的要求，图像处理过程也相对复杂。光干涉法的特点是可以对干涉图像进行实时的采集和处理，且激光干涉法基于光波的相位分析，实验精度高。

随着激光技术、数字摄像技术以及计算机辅助处理技术的发展，激光干涉法测量互扩散系数得到了迅速发展，已成为目前的主流测量方法。然而现有的激光干涉互扩散系数测量方法在扩散本体、充注流程、全息干涉图像处理等方面还存在不足之处，测量精度有待进一步提升。

鉴于此，本发明的主旨就在于借助激光干涉法的基本实验理论，建立一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测量二元溶液互扩散系数的装置，该装置能够简单、方便地形成两种液体的分界面，使得测量二元溶液互扩散系数的充注流程更加方便。

本发明的目的还在于提供一种用于测量二元溶液互扩散系数的方法，该方法采集多组相干图像和相应的时间，通过拟合的方式计算出二元溶液互扩散系数，能够有效地提高测量精度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，包括干涉光路、实验单元和检测分析单元，实验单元具有透光的实验本体和温度压力测控系统，实验本体内填充待测量液体；温度压力测控系统用于测量和控制待测量液体的温度和压力；干涉光路具有同一光束分光而成的物光和参考光，物光透射实验本体内待测量液体后与参考光合束产生干涉图像，干涉图像被检测分析单元检测和分析；

实验本体沿竖直方向由下至上依次布置有实验本体进液口、实验本体第一排液口和实验本体第二排液口，其中，实验本体进液口为两个，位于实验本体底部两侧，实验本体第一排液口为两个且位于实验本体中部两侧，实验本体第二排液口为两个且位于实验本体顶部两侧；

向实验本体内填充待测量液体时，先打开实验本体进液口的控制阀门和实验本体第二排液口的控制阀门，并关闭实验本体第一排液口的控制阀门，温度压力测控系统通过实验本体进液口向实验本体内充入第一液体，至第一液体开始从实验本体第二排液口排出，停止注入第一液体；然后关闭实验本体第二排液口的控制阀门，打开实验本体第一排液口的控制阀门，温度压力测控系统通过实验本体进液口向实验本体内充入第二液体，实验本体第一排液口下方的第一液体从实验本体第一排液口排出，至第一液体与第二液体在实验本体中形成分界面，则停止注入第二液体，关闭实验本体第一排液口的控制阀门，完成待测量液体的填充；检测分析单元用于判断分界面是否形成。

优选地，干涉光路包括依次设置的激光器、空间滤波器、准直透镜、光阑、分光棱镜、两个平面镜、合束棱镜；激光器发出的激光依次通过空间滤波器、准直透镜和光阑进行扩束，之后进入分光棱镜，分为两束激光，一束为物光，一束为参考光；物光经平面镜反射后通过实验本体，参考光经平面镜反射，通过实验本体后的物光与参考光在合束棱镜处合束，产生干涉图像。

优选地，温度压力测控系统包括中空的加热腔体，加热腔体内部固定实验本体，外侧附着保温材料；加热腔体与实验本体之间的腔隙通过管路通入恒温介质；加热腔体的侧壁开设窗口，窗口外侧固定有封闭窗口的石英视窗，物光通过石英视窗穿过实验本体。

优选地，温度压力控制系统还包括待测量液体充注装置和测量电路，待测量液体充注装置的出液口连接实验本体进液口的进液不锈钢管；

测量电路电连接铂电阻温度传感器和压力变送器，压力变送器连接在待测量液体充注装置的出液口与实验本体进液口的进液不锈钢管之间；实验本体顶端连通测温不锈钢管，铂电阻温度传感器插入测温不锈钢管中。

优选地，待测量液体充注装置包括第一储液罐、第二储液罐、微流量泵和手摇泵；第一储液罐的出液口设置阀门并与微流量泵的进液口连接；第二储液罐的出液口设置阀门并分别与微流量泵的进液口和手摇泵的进液口连接；微流量泵的出液口设置阀门并与待测量液体充注装置的出液口连接，手摇泵的出液口设置阀门并与待测量液体充注装置的出液口连接。

优选地，还包括气垫隔振平台，其中，干涉光路和实验本体设置在气垫隔振平台上。

优选地，检测分析单元包括CCD图像传感器和计算机，其中，CCD图像传感器接收干涉图像信息，并将所接收的干涉图像信息传输到计算机；计算机显示干涉图像信息并计算二元溶液互扩散系数。

一种测量二元溶液互扩散系数的方法，包括数据采集过程和数据处理过程；其中，数据采集过程包括步骤：

1)通过温度压力测控系统设定实验本体内待测量液体的温度；

2)向实验本体内依次填充两种待测量液体样品，形成待扩散双溶液体系；其中，两种待测量液体样品中密度大的待测量液体样品在实验本体底部。

3)通过温度压力测控系统调整实验本体内待测量液体的压力；

4)检测分析单元采集物光和参考光的相干图像以及记录采集时间；

数据处理过程包括步骤：

检测分析单元根据采集的相干图像，计算出二元溶液互扩散系数。

优选地，数据处理过程包括具体步骤：

A)对任意时刻下相干图像和参考时刻的相干图像作为一组进行干涉图像处理和计算；

其中，探测光的相位分布与互扩散系数具有以下关系：

B)通过两边界处探测光的相位值之差得到A的值；

其中，相位差与A的值通过可由下式表示：

C)采用最小二乘法确定互扩散系数的拟合目标函数；

其中，互扩散系数的拟合目标函数为：

D)通过对该条相位曲线拟合得到该时刻对应的D₁₂·t。

E)重复步骤A)～D)，得到不同时刻下相位分布曲线对应的各个D₁₂·t值；

F)不同时刻下相位分布曲线对应的各个D₁₂·t值与记录时间t_c之间存在如下线性关系：

D₁₂·t＝D₁₂(t_c-t₀) (8)

通过D₁₂·t与t_c之间的线性拟合即可得到互扩散系数D₁₂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其包括温度压力测控系统和实验本体，温度压力测控系统用于测量和控制待测量液体的温度和压力。如此，可以测定在不同温度和压力条件下的两种液体之间的二元溶液互扩散系数；实验本体实验本体沿竖直方向由下至上依次布置有实验本体进液口、实验本体第一排液口和实验本体第二排液口，其中，实验本体进液口为两个，位于实验本体底部两侧，实验本体第一排液口为两个且位于实验本体中部两侧，实验本体第二排液口为两个且位于实验本体顶部两侧；向实验本体内填充待测量液体时，先打开实验本体进液口的控制阀门和实验本体第二排液口的控制阀门，并关闭实验本体第一排液口的控制阀门，温度压力测控系统通过实验本体进液口向实验本体内充入第一液体，至第一液体开始从实验本体第二排液口排出，停止注入第一液体；然后关闭实验本体第二排液口的控制阀门，打开实验本体第一排液口的控制阀门，温度压力测控系统通过实验本体进液口向实验本体内充入第二液体，实验本体第一排液口下方的第一液体从实验本体第一排液口排出，至第一液体与第二液体在实验本体中形成分界面，则停止注入第二液体，关闭实验本体第一排液口的控制阀门，完成待测量液体的填充；检测分析单元用于判断分界面是否形成。如此，可以形成良好的不同液体的分界面，提高测量的准确性。不仅如此，由于所有的出液口和进液口均为对称设置，因此进液和出液在同一水平上基本均一，不同液体之间的预扩散也发生在竖直方向上。因此，本发明提供的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置改善了现有技术在制备扩散本体方面的不足，提高了测量精度。

本发明提供的用于测量二元溶液互扩散系数的方法，即通过物光相位曲线的拟合确定互扩散系数与时间的乘积，并利用该乘积和扩散时间的线性关系确定互扩散系数。该方法可有效的避免现有干涉图像处理方法中存在的问题，如：极值点位置、扩散前溶液分界面位置难以准确确定，利用多条浓度曲线同时拟合得到互扩散系数和初始扩散时刻导致的数据处理过程复杂，等等。显著的提高了互扩散系数的测量精度，降低了实验强度。

附图说明

图1为本发明提供的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置的示意图。

图2为本发明提供的温度压力测控系统结构图。

图3-1为向实验本体内充入样品1时的实验本体阀门状态图。

图3-2为向实验本体内充入样品2时的实验本体阀门状态图。

图3-3为调节实验本体内压力至设定值后的实验本体阀门状态图。

图4为实验本体结构示意图。

图5为实验本体局部剖面图。

图6-1为探测光相位分布拟合曲线。

图6-2为D₁₂·t值与t_c之间的线性关系图。

1是激光器；2是空间滤波器；3是准直透镜；4是光阑；5是分光棱镜；6、7是平面镜；8是实验单元；9是合束棱镜；10是CCD相机；11是计算机；13、17是储液罐；15、19是过滤器；21是微流量泵；23是手摇泵；28是压力变送器；29是数字万用表；31铂电阻温度传感器；32是实验本体；36、37是集液器；12、14、16、18、20、22、24、25、26、27、30、33、34、35和38是阀门。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本文对扩散行为的研究主要集中在由浓度差引起的质量传递行为，该扩散行为的快慢，用扩散系数描述。本文扩散系数特指由浓度梯度引起的质量扩散。

参见图1，本发明所述适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，包括干涉光路、实验单元和检测分析单元，实验单元具有透光的实验本体32和温度压力测控系统，实验本体32内填充待测量液体；温度压力测控系统用于测量和控制待测量液体的温度和压力；干涉光路具有同一光束分光而成的物光和参考光，物光透射实验本体32内待测量液体，携带待测量液体浓度变化信息，与参考光合束后被检测分析单元检测和分析。

其中，干涉光路包括依次设置的激光器1、空间滤波器2、准直透镜3、光阑4、分光棱镜5、平面镜6和7、合束棱镜9；入射光由激光器1发出，激光器1发出的激光依次通过空间滤波器2和准直透镜3进行扩束，之后进入分光棱镜5，分为两束激光，一束为物光，一束为参考光；物光经平面镜7反射后通过实验本体32，参考光经平面镜6反射，通过实验本体32后的物光与参考光在合束棱镜9处合束，产生干涉图像，干涉图像被检测分析单元检测和分析。

空间滤波器2和实验本体32分别固定在可调升降台上，固定有空间滤波器2的可调升降台与准直透镜3、光阑4、分光棱镜5、平面镜6和7、合束棱镜9均固定在滑动导轨上，以实现光路的准确调节。

干涉光路、实验本体32以及检测分析单元的CCD相机10均设置在气垫隔振平台上。如此，可以保证整个装置的光路的稳定性，提高测试效果。

检测分析单元主要由CCD相机10和计算机11组成。CCD相机10和计算机11连接，将采集到的干涉图像输出至计算机显示器。实验本体32连接温度压力测控系统，温度压力测控系统用于对实验本体32内的温度和压力的测量与控制，温度压力测控系统的数据采集模块是基于Keithley 2007数字万用表搭建而成，并由Labview编制程序控制。

参见图2，所述温度压力测控系统主要由加热腔体、微流量泵21、手摇泵23、压力变送器28、数字万用表29、铂电阻温度传感器31、过滤器15和19、储液罐13和17、集液器36和37、及其他阀门组成。数字万用表29连接压力变送器28及铂电阻温度传感器31。本发明采取的加热方式为恒温水浴加热；加热腔体内部固定连接实验本体32，外侧附着保温材料，加热腔体为中空结构，其与实验本体32之间充注恒温介质。加热腔体与外界恒温槽管道连接，恒温介质通过泵在恒温槽与加热腔体之间循环，为实验本体32内待测量液体提供恒温环境；加热腔体的侧壁开设窗口，窗口外侧固定有封闭窗口的石英视窗，物光通过石英视窗穿过实验本体32。

数字万用表29的测量电路电连接铂电阻温度传感器31和压力变送器28；实验本体32顶端连通测温不锈钢管，铂电阻温度传感器31插入测温不锈v钢管中；压力变送器28连接在待测量液体充注装置的出液口与实验本体进液口的进液不锈钢管之间。本发明的待测量液体充注装置包括微流量泵21和手摇泵23；微流量泵21一端通过三通和管路连接到两个储液罐13和17，管路上布置有阀门14、18、20和过滤器15、19，两个储液罐13和17的进口分别由进液阀门12、16控制；微流量泵21的另一端通过管路连接至实验本体进液口的进液不锈钢管，管路上依次布置有阀门25、26、27、30。其中阀门26用于管路控制；阀门27作为安全阀门与外界连通，用于紧急情况下快速卸压，一般情况下保持常闭。阀门30控制实验本体进液口，阀门25、26之间通过三通和一段管路连接至手摇泵23。手摇泵23作为本发明的二次加压装置，一端通过阀门22与储液罐17连接，另一端通过阀门24接入阀门25、26之间的三通。实验本体32的出液口有两个，分别通过控制阀门接入集液器36和37，集液器36和37的出口分别由阀门35和38控制。

参见图3，实验本体32的上、中、下位置分别设有液体进出口及控制阀门，每个位置的液体进出口为2个。其中下部位置的液体进出口为实验本体进液口，实验本体进液口设置进液不锈钢管；上部位置的液体进出口为实验本体第二排液口，中部位置的液体进出口为实验本体第一排液口。充注时，首先打开实验本体进液口和实验本体第二排液口处的控制阀门，关闭实验本体第一排液口处控制阀门，利用微流量泵21向实验本体32内充注储液罐13内的样品1，将实验本体32充满至样品1从实验本体第二排液口排出；然后，关闭实验本体第二排液口处的控制阀门，打开实验本体第一排液口处的控制阀门，同样利用微流量泵21向实验本体32内充注储液罐17内的样品2，此时之前充注的样品1将从实验本体第一排液口中排出，充注至样品2充满实验本体32内实验本体第一排液口以下，与样品1在实验本体32中间位置形成分界面。

参见图4，实验本体32为对称结构，主要由法兰40、41组成，前后两个法兰41之间由6个长螺栓43固定，法兰40与41之间由4个短螺栓42固定。

参见图5，石英视窗39与法兰40间通过密封圈固定以保证实验本体32的密封性。根据温度、压力的不同，密封橡胶圈44选取氟橡胶O型圈，聚四氟乙烯密封圈、石墨密封圈等。

参见图6，图6-1为某时刻下探测光的相位分布曲线，图6-2为D₁₂·t和t_c之间的线性拟合即可得到互扩散系数D₁₂的图像。

上述测量二元溶液互扩散系数的装置的使用方法包括以下几个步骤：

(1)调节干涉光路。

按图1所示布置各光学元器件，打开激光器1，预热30分钟。调节各光学器件的位置，使激光穿过各光学器件的中心；调节反射镜6、7及合束棱镜9的位置，使参考光线与物光光线重合；打开CCD相机10，前后左右调节空间滤波器2的位置，通过电脑显示器11观察至清晰的干涉条纹图像，光路调节完成。

(2)设定目标温度。

将数字万用表29与压力变送器28、铂电阻温度传感器31连接好，调节温度至设定值。

(3)待测量液体制备和充注。

3.1)分别制备两种摩尔浓度下的二元溶液作为待测样品，其中两种二元混溶液待测样品的摩尔浓度差为0.05～0.1mol/L；

3.2)分别向两个储液罐中充注步骤1)制备的两种待测量液体样品；储液罐13中充注密度较小的待测量液体样品(记作样品1)，储液罐17中充注密度较大的待测量液体样品(记作样品2)；

3.3)打开阀门12、14、25、26、30、34、38以及实验本体进液口的控制阀门和实验本体第二排液口的控制阀门，关闭实验本体第一排液口的控制阀门，利用微流量泵21向实验本体32内填充步骤3.1)制备的样品1，并使其完全充满实验本体32；

3.4)关闭阀门12、14，打开阀门16、18、20、33、35以及实验本体第一排液口的控制阀门，关闭实验本体第二排液口的控制阀门，利用微流量泵21向实验本体32内充注步骤3.1)制备的样品2，将样品2填充至实验本体32内、位于实验本体32下部的样品1从实验本体第一排液口排出，直至样品2充满实验本体内实验本体第一排液口以下，与样品1在实验本体32中间位置形成分界面。至此，充注过程完成。其中实验本体32内，样品1和样品2分界面通过干涉图像进行判断；

(4)设定目标压力。

关闭阀门20、25以及实验本体32第一排液口的控制阀门和实验本体第二排液口的控制阀门，打开阀门22、24，利用手摇泵23向实验本体32内充注步骤3.1)制备的样品2，调节实验本体内压力至设定值。

(5)数据采集。

5.1)利用CCD相机10采集干涉图像，并将干涉图像及其采集时间记录在计算机11中；所采集的干涉图像包括物光和参考光的相干图像。

5.2)利用温度传感器31和压力变送器28结合数字万用表29实时采集待测量样品的温度、压力数据。

(6)图像处理。

干涉图像的处理过程基本处理流程主要包括三个部分，分别是小波去噪、频域滤波和相位展开。在利用CCD记录得到物光和参考光的相干图像之后，通过傅里叶变换和频域滤波可直接获取物光相位信息。

6.1)对任意时刻下物光和参考光的相干图片和参考时刻的相干图片作为一组进行干涉图像处理和计算，物光和参考光的相位差与液体互扩散系数具有以下关系：

式中，z为扩散方向，A、B₀为拟合参数。D₁₂为互扩散系数，t为扩散时间。其中，z₀为扩散前溶液分界面位置，η为变量。

6.2)通过两边界处探测光的相位值之差得到A的值，如图6-1所示：(因为(1)式中的z和D₁₂·t都是未知的，所以要进行这一步消掉B₀，得到A)

6.3)在参数A确定之后，通过对单条相位曲线的拟合即可得到D₁₂·t，采用最小二乘法确定互扩散系数的拟合目标函数为：(中含有两个未知数，是求不出来的，只能无限逼近)

其中，F₇为拟合目标函数，为实验相位值，为拟合相位值。

6.4)通过对该条相位曲线拟合得到该时刻对应的D₁₂·t。为

6.5)重复上述步骤，不同时刻下相位分布曲线对应的各个D₁₂·t值与记录时间t_c之间存在线性关系(一条相位曲线可以得到该时刻对应的D₁₂·t，而不同时刻相位曲线对应的各个D₁₂与时间t_c之间存在线性关系)：

D₁₂·t＝D₁₂(t_c-t₀) (12)

通过D₁₂·t与t_c之间的线性拟合即可得到互扩散系数D₁₂，如图6-2所示。

其中t_c为采样时间，一般取t_c的最大值为30min。

本发明提供了一种新的干涉图像处理方法，该方法可有效的避免现有干涉图像处理方法中存在的问题，如：极值点位置、扩散前溶液分界面位置难以准确确定，利用多条浓度曲线同时拟合得到互扩散系数和初始扩散时刻导致的数据处理过程复杂，等等。显著的提高了互扩散系数的测量精度，降低了实验强度。

Claims (9)

1.一种适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，包括干涉光路、实验单元(8)和检测分析单元，实验单元具有透光的实验本体(32)和温度压力测控系统，实验本体(32)内填充待测量液体；温度压力测控系统用于测量和控制待测量液体的温度和压力；干涉光路具有同一光束分光而成的物光和参考光，物光透射实验本体(32)内待测量液体后与参考光合束产生干涉图像，干涉图像被检测分析单元检测和分析；

实验本体(32)沿竖直方向由下至上依次布置有实验本体进液口、实验本体第一排液口和实验本体第二排液口，其中，实验本体进液口为两个，位于实验本体(32)底部两侧，实验本体第一排液口为两个且位于实验本体(32)中部两侧，实验本体第二排液口为两个且位于实验本体(32)顶部两侧；

向实验本体(32)内填充待测量液体时，先打开实验本体进液口的控制阀门和实验本体第二排液口的控制阀门，并关闭实验本体第一排液口的控制阀门，温度压力测控系统通过实验本体进液口向实验本体(32)内充入第一液体，至第一液体开始从实验本体第二排液口排出，停止注入第一液体；然后关闭实验本体第二排液口的控制阀门，打开实验本体第一排液口的控制阀门，温度压力测控系统通过实验本体进液口向实验本体(32)内充入第二液体，实验本体第一排液口下方的第一液体从实验本体第一排液口排出，至第一液体与第二液体在实验本体(32)中形成分界面，则停止注入第二液体，关闭实验本体第一排液口的控制阀门，完成待测量液体的填充；检测分析单元用于判断分界面是否形成。

2.如权利要求1所述的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，干涉光路包括依次设置的激光器(1)、空间滤波器(2)、准直透镜(3)、光阑(4)、分光棱镜(5)、两个平面镜(6)(7)、合束棱镜(9)；激光器(1)发出的激光依次通过空间滤波器(2)、准直透镜(3)和光阑(4)进行扩束，之后进入分光棱镜(5)，分为两束激光，一束为物光，一束为参考光；物光经平面镜反射后通过实验本体(32)，参考光经平面镜反射，通过实验本体(32)后的物光与参考光在合束棱镜(9)处合束，产生干涉图像。

3.如权利要求1所述的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，温度压力测控系统包括中空的加热腔体，加热腔体内部固定实验本体(32)，外侧附着保温材料；加热腔体与实验本体(32)之间的腔隙通过管路通入恒温介质；加热腔体的侧壁开设窗口，窗口外侧固定有封闭窗口的石英视窗，物光通过石英视窗穿过实验本体(32)。

4.如权利要求1所述的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，温度压力控制系统还包括待测量液体充注装置和测量电路，待测量液体充注装置的出液口连接实验本体进液口的进液不锈钢管；

测量电路电连接铂电阻温度传感器(31)和压力变送器(28)，压力变送器(28)连接在待测量液体充注装置的出液口与实验本体进液口的进液不锈钢管之间；实验本体(32)顶端连通测温不锈钢管，铂电阻温度传感器(31)插入测温不锈钢管中。

5.如权利要求4所述的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，待测量液体充注装置包括第一储液罐、第二储液罐、微流量泵(21)和手摇泵(23)；第一储液罐的出液口设置阀门并与微流量泵(21)的进液口连接；第二储液罐的出液口设置阀门并分别与微流量泵(21)的进液口和手摇泵(23)的进液口连接；微流量泵(21)的出液口设置阀门并与待测量液体充注装置的出液口连接，手摇泵(23)的出液口设置阀门并与待测量液体充注装置的出液口连接。

6.如权利要求1所述的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，还包括气垫隔振平台，其中，干涉光路和实验本体(32)设置在气垫隔振平台上。

7.如权利要求1所述的适用于测量二元溶液互扩散系数的装置，其特征在于，检测分析单元包括CCD图像传感器和计算机，其中，CCD图像传感器接收干涉图像信息，并将所接收的干涉图像信息传输到计算机；计算机显示干涉图像信息并计算二元溶液互扩散系数。

8.一种测量二元溶液互扩散系数的方法，其特征在于，包括数据采集过程和数据处理过程；其中，数据采集过程包括步骤：

1)通过温度压力测控系统设定实验本体(32)内待测量液体的温度；

2)向实验本体(32)内依次填充两种待测量液体样品，形成待扩散双溶液体系；其中，两种待测量液体样品中密度大的待测量液体样品在实验本体(32)底部；

3)通过温度压力测控系统调整实验本体(32)内待测量液体的压力；

4)检测分析单元采集物光和参考光的相干图像以及记录采集时间；

数据处理过程包括步骤：

检测分析单元根据采集的相干图像，计算出二元溶液互扩散系数。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，数据处理过程包括具体步骤：

A)对任意时刻下相干图像和参考时刻的相干图像作为一组进行干涉图像处理和计算；

其中，探测光的相位分布与互扩散系数具有以下关系：

式中，z为扩散方向，A、B₀为拟合参数，D₁₂为互扩散系数，t为扩散时间，z₀为扩散前溶液分界面位置，η为变量；

B)通过两边界处探测光的相位值之差得到A的值；

其中，相位差与A的值通过可由下式表示：

C)采用最小二乘法确定互扩散系数的拟合目标函数；

其中，互扩散系数的拟合目标函数为：

D)通过对该条相位曲线拟合得到该时刻对应的D₁₂·t；

E)重复步骤A)～D)，得到不同时刻下相位分布曲线对应的各个D₁₂·t值；

F)不同时刻下相位分布曲线对应的各个D₁₂·t值与记录时间t_c之间存在如下线性关系：

D₁₂·t＝D₁₂(t_c-t₀) (4)

通过D₁₂·t与t_c之间的线性拟合即可得到互扩散系数D₁₂。