CN1140789C

CN1140789C - 基于液滴体积的光学图像液滴分析装置

Info

Publication number: CN1140789C
Application number: CNB011292512A
Authority: CN
Inventors: 张国雄; 裘祖荣; 王春海; 李醒飞; 张爱萍; 李�真
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2004-03-03
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: CN1337572A

Abstract

基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，是将光纤调节架固定在壳体上，微动装置固定在光纤调节架上与光纤相连接，滴头与光纤为一体，摄像通道位于壳体中部，搅拌潜水泵、加热器、集液通道、水槽均设置摄像通道的下端，支撑摄像机的支架卡套在摄像通道口处，液滴体积的采集是采用图像边缘提取法获得液滴瞬时轮廓后，沿液滴对称轴方向以轮廓半径积分获得液滴的瞬时体积。本发明可以直接或间接同时测出液体的多种物理、化学特性参数。

Description

基于液滴体积的光学图像液滴分析装置

本发明涉及液滴分析技术，特别是基于液滴体积的光学图像液滴分析装置。

液滴分析技术是指在一定测试系统条件下，在被测液体形成液滴的过程中，采用各种手段对被测液滴实施监测，以获得有关该被测液体的物理、化学特性参数的技术。

分析仪器的种类繁多，如何选择分析方法需要考虑仪器的适用范围、测试精度、测试时间、测试费用、所需样品数量和状态等诸多因数。现有诸多分析仪器的特点是性能单一，综合测试功能弱，若要测量某一物质的多种物理、化学特性，不但得用到多种仪器，而且得到得数据相关性液不好，有的装置还很复杂，价格昂贵，使用不方便。

对于液滴分析技术，国内没有类似专利。国外有同一发明人得两项专利(专利号为：EP0 286 419 A2和EP 0 364 203 A1)涉及到类似的内容，其权项要求主要为液滴形成方法及光纤信号在液滴成长过程中的基于时间的变化关系。这种基于时间的光纤信号变化曲线将随形成液滴的时间长短而变化，使得液滴的这种关系曲线失去了唯一性，进而从根本上否定了液滴分析技术的理论基础。即使是装备十分精密的计量泵，液难以做到对不同粘度、不同密度的液体具有完全相同的供液流量。尤其是对具有挥发性液体的测量，由于挥发造成的计量流量与实际液滴瞬时体积的不同，使得不同液体液滴的这种关系曲线失去了可比性。

本发明的目的在于提供一种可克服上述不足，能够连续或间断地测出液滴的瞬时体积的基于液滴体积的光学图像液滴分析装置。

本发明的目的是这样实现：基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，包括光源、滴头部分、光电转换器、放大滤波电路、A/D转换器和计算机，它还设置有CCD摄像机、图像卡，所述的CCD摄像机镜头对准滴头装置的摄像通道，所述的CCD摄像机还通过图像卡于计算机相连，滴头部分的输出光纤将信号送到光电转换器，光电转换器通过放大滤波电路、A/D转换器到计算机。滴头部分除壳体、输入光纤、输出光纤、液滴滴头外，还设有微动装置、光纤调节架、摄像通道、CCD摄像机、搅拌潜水泵、加热器、集液通道和水槽。光纤调节架固定在壳体上，两个微动装置分别固定在光纤调节架上且分别位于输入、输出光纤的两侧；液滴滴头与光纤在同一体上，并位于摄像通道的中央，摄像通道位于壳体中部，搅拌潜水泵、加热器、集液通道、水槽均设置于摄像通道的下端且在壳体内，其中集液通道与滴头对应，摄像机支架卡套在摄像通道口与壳体的凸圆处，所述的CCD摄像机固定于摄像支架上，并对准摄像通道。

本发明较好的将光纤液滴探测方法与图像分析方法有机结合起来，可以直接或间接同时测出液体的多种物理、化学特性参数：如：密度、表面张力、折射率、粘度、吸光度、浑浊度、颜色、浓度、蒸发度、液体的化学成分和有关的液体电特性参数。而且，运用液滴分析技术进行综合评定还可以作为鉴别两种液体细微差别的依据。液滴分析技术不但综合功能强，而且容易实现下线测量，可以用在环境保护、制药工艺、食品饮料、清洁剂、工业用液等所涉及液体监测的领域。特别值得注意的是采用多种信号融合方法，使其具有综合鉴别液体细微差别的功能，既可以用来监控液体生产的工艺环节，也可以用来鉴别液体的真伪(如：假酒、假药和假饮料等)。本发明对供液系统要求很低，从而降低了仪器成本。

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。

图1是本发明的整体结构示意图

图2、图3是采用图像边缘提取法的图像获取图

如图1所示，一种基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，是由滴头部分、光电转换器11、放大滤波电路12、A/D转换器14、计算机15、CCD摄像机3、图像卡13，所述的CCD摄像机镜头对准滴头装置的摄像通道4，所述的摄像机3还通过图像卡13与计算机15相连，滴头部分的输出光纤9的信号送到光电转换器11，光电转换器11通过放大滤波电路12、A/D转换器14到计算机15。滴头装置除壳体26、输入光纤8、输出光纤9、液滴滴头16外还设有微动装置6、光纤调节架5、摄像通道4、CCD摄像机3、搅拌潜水泵21、加热器20、集液通道19、水槽18共同构成，光纤调节架5固定在壳体26上，两个微动装置6分别固定在光纤调节架5上且分别位于输入、输出光纤8、9的两侧，并与光纤相连接，液滴滴头16与光纤8、9在同一体上并位于摄像通道4的中央，17是滴头形成的液滴；摄像通道4位于壳体26中部，搅拌潜水泵21、加热器20、集液通道19、水槽18均设置于摄像通道4的下端且在壳体26内，其中集液通道4与滴头16对应，摄像机支架1卡套在摄像通道口4与壳体26的凸圆处，所述的CCD摄像机3固定于摄像支架1上，并对准摄像通道4。CCD摄像机3上设有调节其焦距的摄像机支架1的水平导轨25和摄像机调节架的垂直导轨2。

液滴体积的采集是采用图像边缘提取方法即拉普拉斯边缘提取法获得液滴瞬时轮廓，然后沿液滴对称轴方向以轮廓半径按回转体积积分获得液滴地瞬时体积。如图2、图3所示，将CCD拍摄到的液滴24的瞬时轮廓图像在图像处理区22中进行边缘提取，将所得到边缘24计算回转体体积，然后减去最小轮廓23的回转体积便得到液滴的瞬时体积。与此同时还可得到液滴形状变化的信息。

液滴的瞬时体积图像信号与接收光纤的信号是同时采集的。在测试系统确定的条件下，光信号是液滴体积变量的函数，对一定液体该函数关系是唯一的。

Claims

1.一种基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，包括光源、滴头部分、光电转换器、放大滤波电路、A/D转换器和计算机，其特征在于，它还设置有CCD摄像机、图像卡，所述的CCD摄像机镜头对准滴头装置的摄像通道，所述的CCD摄像机还通过图像卡于计算机相连，滴头部分的输出光纤将信号送到光电转换器，光电转换器通过放大滤波电路、A/D转换器到计算机。

2.根据权利要求1所述的基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，其特征在于，滴头部分除壳体、输入光纤、输出光纤和液滴滴头外还设置有微动装置、光纤调节架、摄像通道、CCD摄像机、搅拌潜水泵、加热器、集液通道和水槽。光纤调节架固定在壳体上，两个微动装置分别固定在光纤调节架上且分别位于输入、输出光纤的两侧；液滴滴头与光纤在同一体上，并位于摄像通道的中央，摄像通道位于壳体中部，搅拌潜水泵、加热器、集液通道、水槽均设置于摄像通道的下端且在壳体内，其中集液通道与滴头对应，摄像机支架卡套在摄像通道口与壳体的凸圆处，所述的CCD摄像机固定于摄像支架上，并对准摄像通道。

3.根据权利要求1所述的基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，其特征在于，CCD摄像机上设有调节其焦距的摄像机支架的水平导轨和摄像机调节架的垂直导轨。

4.根据权利要求1所述的基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，其特征在于，液滴体积的采集是采用图像边缘提取方法获得液滴瞬时轮廓，然后沿液滴对称轴方向以轮廓半径按回转体积积分获得液滴地瞬时体积。

5.根据权利要求1所述的基于液滴体积的光学图像液滴分析装置，其特征在于，液滴的瞬时体积图像信号与接收光纤的信号是同时采集的。