CN115184216B - 一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统。该系统中，第一容器和第二容器均为一端开口的壳体结构，第二容器的封闭端从第一容器的开口端插入第一容器内，且第二容器的开口端与第一容器的开口端相适配；第一容器的壳体侧壁上开设有进液口和出液口，进液口的高度低于出液口的高度；恒温单元分别通过管道与进液口、出液口连通；进油单元中，溢油管道为环形，溢油管道上沿周向设有多个溢油口，多个溢油口正对第二容器内盛装的不溶性液体基底；自动进液器与溢油管道连通；第二容器的耐温范围为

；热电偶树中的多个热电偶用于对油液滴加在不溶性液体基底上后不溶性液体基底内多个不同位置的温度变化进行实时采集。

Description

一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统

技术领域

本申请涉及溢油检测技术领域，特别涉及一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统。

背景技术

目前，水面上的溢油现象对海洋和生态环境构成了严重的威胁，溢出的油在水面上的铺展行为在物理性质方面是非常复杂的，溢油的铺展行为和稳定状态会受其物理性质的变化产生显著影响。

现有技术中，一方面，通常是通过将加热板或冷却板置于基底下，对试验温度进行控制，不溶性液体基底内部，温度首先由液体底部开始发生变化，自下而上逐渐进行温度传递，不溶性液体基底内的温度具有很大的梯度效应，导致试验结果误差很大。另一方面，在温度达到设定温度后，通过移液器手动滴加一个液滴至不溶性液体基底中，或者通过微量注射器控制液滴的滴加，致使油滴无法以非破波状态进入不溶性液体基底。

因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，包括：第一容器、第二容器、恒温单元、进油单元和热电偶树；所述第一容器和所述第二容器均为一端开口的壳体结构，所述第二容器的封闭端从所述第一容器的开口端插入所述第一容器内，且所述第二容器的开口端与所述第一容器的开口端相适配，以密闭所述第一容器的开口端；所述第一容器的壳体侧壁上开设有进液口和出液口，所述进液口的高度低于所述出液口的高度；所述恒温单元分别通过管道与所述进液口、所述出液口连通，用于通过热交换循环控制所述第二容器在所述第一容器内的环境温度为恒温；所述进油单元包括溢油管道和自动进液器，所述溢油管道为环形，所述溢油管道上沿周向设有多个溢油口，多个所述溢油口正对所述第二容器内盛装的不溶性液体基底；所述自动进液器与所述溢油管道连通，用于向所述溢油管道提供油液，以使所述油液根据预设溢油指令通过所述溢油口滴加在所述不溶性液体基底上；所述热电偶树包括多个热电偶，多个所述热电偶用于对所述油液滴加在所述不溶性液体基底上后所述不溶性液体基底内多个不同位置的温度变化进行实时采集。

优选的，所述第二容器的外侧壁设有螺旋状的热交换管道，所述热交换管道的一端与所述进液口连通，另一端与所述出液口连通。

优选的，多个所述热电偶分为3组，每组均包含多个所述热电偶，一组所述热电偶中的多个所述热电偶沿第二容器的轴向布置于所述第二容器的内侧壁，一组所述热电偶中的多个热电偶沿所述第二容器的轴向布置于所述第二容器的中央，一组所述热电偶中的多个热电偶沿所述第二容器的径向布置于所述不溶性液体基底的表面。

优选的，沿所述第二容器的轴向布置于所述第二容器的中央的一组热电偶中的多个热电偶位于第一载体上，所述第一载体沿所述第二容器的轴向固定安装于所述第二容器的底部；和/或，

沿所述第二容器的径向布置于所述不溶性液体基底的表面的一组热电偶中的多个热电偶位于第二载体上，所述第二载体沿所述第二容器的径向可拆卸安装于所述第二容器的开口端。

优选的，所述溢油管道的横截面为异形，且所述溢油口所在的表面平行于所述第二容器中不溶性液体基底的表面。

优选的，所述可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统还包括：紫外灯，所述紫外灯位于所述第二容器的上方，正对所述第二容器内盛装的所述不溶性液体基底。

优选的，所述油液中添加有荧光剂；和/或，所述溢油管道的内表面涂覆有疏油纳米涂层。

优选的，所述可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统还包括：遮光罩，所述遮光罩为壳体结构，且遮盖在所述第一容器、所述第二容器的外侧。

优选的，所述可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统还包括：摄像仪，安装于所述遮光罩内壁，且朝向所述第二容器内盛装的所述不溶性液体基底，用于对所述油液滴加在所述不溶性液体基底上后所述油液在所述不溶性液体基底上的运动行为进行图像采集。

有益效果：在本申请提供的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统包括：第一容器、第二容器、恒温单元、进油单元和热电偶树，第一容器和第二容器均为一端开口的壳体结构，第二容器的封闭端从第一容器的开口端插入第一容器内，且第二容器的开口端与第一容器的开口端相适配，以密闭第一容器的开口端；第一容器的壳体侧壁上开设有进液口和出液口，进液口的高度低于出液口的高度；恒温单元分别通过管道与进液口、出液口连通，用于通过热交换循环控制第二容器在第一容器内的环境温度为恒温；进油单元包括溢油管道和自动进液器，溢油管道为环形，溢油管道上沿周向设有多个溢油口，多个溢油口正对第二容器内盛装的不溶性液体基底；自动进液器与溢油管道连通，用于向溢油管道提供油液，以使油液根据预设溢油指令通过溢油口滴加在不溶性液体基底上；热电偶树包括多个热电偶，多个热电偶用于对油液滴加在不溶性液体基底上后，不溶性液体基底内多个不同位置的温度变化进行实时采集。

籍此，通过第一容器和第二容器的配合，使第一容器和第二容器之间形成密闭腔体，进而，利用第一容器中设置的进液口和出液口，通过自下而上的循环方式，在第二容器与第一容器之间形成热交换，对油滴滴落在不溶性液体基底后，油滴的温度进行控制调节；通过自动进液器对油滴的控制，实现以稳定的速度持续滴加多个油滴，或者，滴加单个油滴；通过将溢油管道设置为环形，且使多个溢油口正对不溶性液体基底，保证每个液滴能够顺利溢出且能够近乎滴落在不溶性液体基底上发生铺展，实现一次试验对多个液体的行为进行观察，不需要重复多次，做单个液滴的实验；通过将热电偶树中的多个热电偶设置在不溶性液体基底中的多个不同位置，对液滴滴落在不溶性液体基底后，多个不同位置的温度变化的数据进行收集，以充分保证第二容器内的整体温度在实验测量范围内，提高实验精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为根据本申请的一些实施例提供的一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统的场景示意图；

图2为根据本申请的一些实施例提供的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统的结构示意图；

图3为根据本申请的一些实施例提供的第一容器与第二容器的安装示意图；

图4为根据本申请的一些实施例提供的热交换管道的安装示意图；

图5为根据本申请的一些实施例提供的溢油管道中溢油口的布置示意图；

附图标记说明：

100、遮光罩；200、第一容器；201、进液口；202、出液口；300、进油单元；301、溢油管道；302、自动进液器；400、恒温单元；500、摄像仪；600、紫外灯；700、第二容器；800、热电偶树；901、第二载体；902、第一载体；903、热交换管道；311、溢油口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

申请人通过研究分析发现，目前在采用荧光法对海面上的溢油扩散及厚度等进行研究时，采用加热板或冷却板对实验的温度进行控制。具体的，采用欧冠加热板或冷却板从底部控制容器中液体的温度，首先是液体底部的温度开始发生变化，底部温度逐渐向上部分的液体进行传递，以控制整个液体的温度，进而控制液滴的温度，容易造成温度不均匀，不溶性液体基底内不同位置的温度相差很大，致使溢油铺展回缩行为的研究误差很大；滴液是通过移液器进行手动滴液，一次滴入一滴油滴，观察一次油滴的铺展回缩行为，需要多次重复试验，效率极低；而且，通过移液器进行手动滴液，在滴液时受到操作人员自身因素的影响，无法实现对流体以稳定速度持续滴加多个液滴和滴加单个液滴控制方法的自动进液，而且，不可避免的会产生飞溅行为，很难保证油液以非破波状态进入不溶性液体基底。

为此，申请人提供了一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，通过可视化跟踪方法对小流量溢油油滴的铺展行为，回缩行为、油滴厚度、油滴稳定铺展直径等，保证实验环境不受外界光照的干扰，实现相邻液滴以稳定速度持续滴加和单个液滴的滴加，使液滴以非破波状态进入基底中，同时能对荧光性油滴进行追踪并且观察其运动行为，实现冷却液循环流动对容器内的温度进行控制和调节，以及，实现同时对容器内不同位置的温度进行测量及实时反馈和控制，保证池内整体温度在实验测量范围内。

如图1-图4所示，该可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统包括：第一容器200、第二容器700、恒温单元400、进油单元300和热电偶树800。第一容器200和第二容器700均为一端开口的壳体结构，第二容器700的封闭端从第一容器200的开口端插入第一容器200内，且第二容器700的开口端与第一容器200的开口端相适配，以密闭第一容器200的开口端。

本申请中，第一容器200的形状为正方体状的壳体结构，第二容器700的形状为圆柱体状的壳体结构（具体的，第二容器700为一端开口一端封闭的桶装结构），第一容器200的上表面开设有安装孔，第二容器700的上表面沿径向方向延伸有安装耳，在第二容器700沿安装孔插入第一容器200中后，安装耳座落在第一容器200的上表面，对第二容器700的安装孔进行封堵，使第一容器200和第二容器700之间形成密闭腔体。

在此，第一容器200和第二容器700均为一端开口的壳体结构，通过第一容器200和第二容器700之间的配合，在第一容器200和第二容器700之间形成密闭的腔体，进行热交换的冷却介质该密闭腔体中流动，对第二容器700进行循环热交换，实现对第二容器700的温度调节和控制。在一实施例中，第二容器700为不锈钢材质制成的直径30厘米，深度15厘米的空心圆柱体，底面和侧面厚度均为0.5厘米，以实现不锈钢池的有效热交换，保证不锈钢池的环境温度恒定。

具体的，第一容器200的壳体侧壁上开设有进液口201和出液口202，进液口201的高度低于出液口202的高度。恒温单元400分别通过管道与进液口201、出液口202连通，用于通过热交换循环控制第二容器700在第一容器200内的环境温度为恒温。籍此，实现冷却介质在第一容器200和第二容器700之间的密闭腔体中的自下而上的流动，对第二容器700进行恒温控制，提高循环热交换的效果。

在此，通过冷却介质在密闭腔体中的流动，使得冷却介质能够在管道内停留的时间更长，冷却介质直至充满密闭腔体（或冷却介质的流动管道）才会向上移动，保证密闭腔体具有更好的冷凝效果。相反，如果冷却介质自上而下流动，那么在重力的影响下，冷却介质只会聚集在密闭腔体（或冷却介质的流动管道）的下方，密闭腔体（或冷却介质的流动管道）中的空气无法完全排出，就会出现密闭腔体内的温度不均匀，导致冷却介质的温度不均匀。

本申请中，恒温单元400包括恒温循环器和与恒温循环器相配套的控制箱。其中，恒温循环器的进口、出口分别与第一容器200的出液口202、进液口201通过管道连通，以实现冷却介质在密闭腔体中的循环。

在一具体的例子中，恒温循环器采用低温恒温循环器（比如：HX-4008）,工作温度的范围为

，温度波动度为

。在低温恒温循环器中具有相应的制冷系统、控制系统、循环系统、保护系统；其中，制冷系统采用低噪音风冷式全封闭压缩机组，具有制冷速度快，温度稳定性强的特点；控制系统采用温度控制技术，配备有标准的Pt100等电子元件；循环系统由内、外循环组成，外循环作为冷源把低温恒温循环器的工作槽内被制冷的冷却介质外引，使密闭腔体内的温度达到预设温度，内循环可以使低温恒温循环器的工作槽内被制冷的液体的温度均匀稳定；保护系统是用于对制冷进行过热、过电流保护；控制系统具有超温鸣叫报警，可以对温度的上下限超温报警温度进行设定，超温时可以自动切断负载等功能。

在此，恒温循环器与第一容器200之间的连通管道采用软管，籍此，使连通管道能够在恒温循环器与第一容器200之间具有良好的柔韧性、弯曲性和耐温性。在本申请的实施例中，连接管道可以采用金属软管、不锈钢软管、波纹软管、塑料软管、橡胶软管等。

通过控制箱对恒温循环器进行控制，向第一容器200和第二容器700的密闭腔体内提供冷却介质，同时控制冷却介质在密闭腔体与恒温循环器之间的流动速度、流量大小。在此，冷却介质的选择与试验时的工作温度相关。具体的，当试验时的工作温度低于

时，冷却介质采用工业酒精；当试验时的工作温度为

时，冷却介质采用纯净水；当试验时的工作温度为

时，冷却介质采用水油混合液；当的工作温度为

时，冷却介质采用油。

在一具体的例子中，控制箱上具有显示屏和按键。其中，显示屏包括：主界面、设定、自定义、时间、加热允许、制冷允许、运行、停止、循环、加热灯、制冷灯、报警灯；按键包括：电源键、设定功能键、制冷键、循环键、移位键、减数键、加数键。

低温恒温循环器在工作时，如工作温度高于环境温度，按设定功能键进入温度设定值设定状态。设定值末位闪烁，此时先按移位键后按加数，设定所需的工作温度，再按设定功能键并保存设定值，此时测量显示的是当前工作槽内液体介质的温度，此后微机进入自动控制状态。如工作温度低于环境温度，开启“制冷”按键，按设定功能键进入温度设定值设定状态。设定值末位闪烁，此时先按移位键后按减数，设定所需的工作温度，再按设定功能键并保存设定值，此时测量显示的是当前工作槽内液体介质的温度，此后微机进入自动控制状态。

进油单元300包括溢油管道301和自动进液器302，溢油管道301为环形，溢油管道301上沿周向设有多个溢油口311，多个溢油口311正对第二容器700内盛装的不溶性液体基底；自动进液器302与溢油管道301连通，用于向溢油管道301提供油液，以使油液根据预设溢油指令通过溢油口311滴加在不溶性液体基底上。

在此，将溢油管道301设计为正对不溶性液体基底的环形，一方面，可以通过环形管道在溢油口311处定点滴加多个液滴，实现固定位置的液滴的溢出；另一方面，由于溢油实验是滴加在液体上而不是固体表面，又由于液体具有流动性，因而，当液滴在不溶性液体基底的表面溢出后，首先会发生铺展，即液滴的直径不断扩大，直至达到液滴的稳定铺展直径，通过将溢油管道301设置为环形，在环形以内的区域，能够有效保证多个液滴同时铺展而不发生汇合，又由于液体本身具有流动性，液滴在铺展后再回缩，即液滴达到最大直径后开式逐渐变小，所以在回缩时，液滴的运动位置可能会发生变化，而唤醒区域使得液滴位置在发生变化的同时，也能够不发生碰撞、合并、分裂。

本申请中，通过自动进液器302对溢油管道301的进油进行控制和调节，实现以稳定的速度持续滴加多个油滴，或者，滴加单个油滴。具体的，自动进油器可采用小流量自动进液器302，以便于对形成油滴的油量进行控制。通过小流量自动进液器302中的显示屏、按键输入溢油指令，控制油量，使得形成油滴的速度得以控制。比如，通过小流量自动进液器302中的可编程逻辑控制器对溢油指令进行编辑，对相邻两个液滴之间的暂停时间进行设定，避免产生持续加入液滴，同时也可以实现单个液滴滴加，保证油液以稳定的速度将油滴滴落在不溶性液体基底上，有效实现多个油滴或单个油滴的滴落控制。

在一具体的例子中，通过可编程逻辑控制器对溢油管道301的流量进行定量控制，定量控制的范围为

（升）。在可编程逻辑控制器上进行流量的定量设置，利用流量计测量溢油管道301中的流量，并接收测量得到的流量信号，当流量计测量的流量信号达到流量的定量设置值后，对应的电磁阀、泵断电，停止工作，进而，通过流量控制实现多个油滴或单个油滴的滴落控制。

在本申请中，溢油管道301的横截面为异形，且溢油口311所在的表面平行于第二容器700中不溶性液体基底的表面。具体的，设置溢油口311的表面为水平面，籍此，使得溢油改管道对通过溢油口311溢出的油滴在垂直反方向上具有向上的作用力，而不会影响油滴在水平方向的运动行为，有效降低和减少了对油滴的铺展回缩行为的影响，提高液滴滴落在不溶性液体表面后试验的精度。

在一具体的实施例中，溢油管道301的横截面为椭圆状，椭圆状的溢油管道301的上、下表面为平面，与不溶性液体基底的表面水平。溢油时，溢油口311处于平面上，油滴不会与溢油管道301的外侧曲面相接触，使得油滴收到的浮力、重力更小，有效降低对试验的干扰。

在此，多个溢油口311在环形的溢油管道301上的均布，不但能够保证每个油滴都能够顺利溢出，而且可以有效不保证溢油后，每个油滴不会由于自身的铺展、回缩行为而相互碰撞影响，聚合成一个大油滴，或者，由于碰撞而导致1个油滴分裂成多个小油滴。通过溢油口311在环形溢油管道301上的均匀分布，使得每个液滴自身发生铺展行为时，彼此不会相互干扰，相对独立；同时，可以有效保证一次实验可以同时对多个液滴的行为变化进行观察，保证观察油滴的铺展回缩行为更加全面，而不需要重复多次做但单个液滴的实验。

需要注意的是，本申请的溢油管道301的内表面涂覆有疏油纳米涂层。具体的，通过浸泡、喷淋或淋涂的方式，在溢油管道301上涂覆纳米涂层。比如，对溢油管道301进行浸泡脱脂，再将溢油管道301浸泡在涂料中，在预定时间（比如，3-5秒）后，对涂料中的溢油管道301进行翻动，使其纳米涂层在溢油管道301的表面进行均匀涂覆。

通过在溢油管道301涂覆疏油纳米涂层，可以使溢油管道301内的油液起到疏通作用，使油液在进入不溶性液体基底时，受到溢油管道301的影响（向上的作用力）较小，有效降低对试验的干扰。

在此，需要特别说明的是，本申请中，通过控制环形的溢油管道301与不溶性液体基底的表面之间的距离，使得油液向不溶性液体基底的滴落不会发生飞溅行为。由于溢油管道301与不溶性基底的表面之间的间隙较小，油液由溢油口311渗出即与不溶性液体基底表面接触，不会产生高空滴落，有效的保证了油滴是以非破波状态进入（滴落）不溶性液体基底表面。

在本申请中，首先，根据试验的目标对象（油滴）的不同，选择不同的不溶性液体基底；然后，再通过恒温循环器对试验温度进行调整。比如，要研究硅油在-20℃~20℃的运动行为，选择的不溶性液体基底要满足不与硅油相溶的条件，且不溶性液体基底在-20℃~20℃的温度范围内各物理性质不发生变化。在此，温度条件通过恒温循环器进行保证，如果试验的环境温度不在-20℃~20℃，那么，则不能保证不溶性液体基底的物理性质正常，得到的硅油的运动行为的结果也是不准确的。

本申请中，热电偶树800包括多个热电偶，多个热电偶用于对油液滴加在不溶性液体基底上后不溶性液体基底内多个不同位置的温度变化进行实时采集。籍此，通过在不同位置设置热电偶实现油液滴落在不溶性液体基底上后，可以对不溶性液体基底内多个不同位置的温度进行实时监控，便于对试验所需的温度范围进行实时调控，有利于提高试验的精度。

在此，需要说明的是，每个位置的热电偶为一个热电偶组，每组热电偶中均具有多个热电偶，籍此，在每个位置均通过多个热电偶进行温蒂监测，进一步提高不溶性液体基底中的温度监控精度，对试验精度、效果进行进准控制。本申请中，多个热电偶组通过总线方式连接，形成热电偶树800，多个热电偶组并联连接，每个位置处的热电偶组中的多个热电偶串联连接。籍此，各个位置处的热电偶组相互独立，一个位置的热电偶组的故障不影响其它位置的热电偶组的测量；而每个位置处的热电偶组中的多个热电偶串联，使得得到的热点势对应被测温度的叠加，然后，除以该位置处的热电偶组中的热电偶的数目，即可得到此位置的平均温度。

在本申请中，多个热电偶分为3组，每组均包含多个热电偶，一组热电偶中的多个热电偶沿第二容器700的轴向不至于第二容器700的内侧壁，一组热电偶中的多个热电偶沿第二容器700的轴向布置于第二容器700的中央，一组热电偶中的多个热电偶沿第二容器700的径向布置于不溶性液体基底的表面。

具体的，沿第二容器700的轴向布置于第二容器700的中央的一组热电偶中的多个热电偶位于第一载体902上，第一载体902沿第二容器700的轴向固定安装于第二容器700的底部。在此，第一载体902为杆状结构，第一载体902的通过端部与第二容器700的底面相粘接，沿第二容器700的中轴线固定在第二容器700的底部；或者，第一载体902的端部通过与第二容器700的底面螺纹连接，可拆卸连接在第二容器700的底面。比如，在第一载体902的设置外螺纹，在第二容器700的底面中央焊接螺母，或者开设螺纹孔（直接开设螺纹孔或在底面的凸台上开设螺纹孔），将第一载体902拧紧在螺纹孔中。籍此，沿第一载体902的轴向，将多个热电偶均布在第一载体902上，使得布置在第一载体902上的多个热电偶能够沿不溶性液体基底的中轴线方向，对不溶性液体基底内部的温度在高度方向上进行监测。

本申请中，沿第二容器700的径向布置于不溶性液体基底的表面的一组热电偶中的多个热电偶位于第二载体901上，第二载体901沿第二容器700的径向可拆卸安装于第二容器700的开口端。其中，第二载体901可以采用凵型开口的折弯结构，在凵型开口两侧的折弯部向外延伸支撑耳，通过支撑耳与第二容器700的开口端相互配合（比如，搭设在第二容器700的开口端）对第二载体901进行固定；通过调整凵型开口沿轴向的开口深度，对凵型开口的底面与不溶性液体基底的间隙高度进行调节，以便于将多个热电偶安装在凵型开口的底面的外侧后，能够与不溶性液体基底的表面接触，且不没入不溶性液体基底，实现对不溶性液体基底的表面温度的实时监测。

在此，对第二载体901的凵型结构沿轴向的开口深度的调节，可以通过将凵型结构的两侧壁设计为伸缩臂结构，或者，滑槽滑轨结构，实现凵型结构的底面沿垂直方向的高度调节。比如，在第二容器700的侧壁上开设滑槽（或设置沿轴向的凸起），在第二载体901相对应的侧壁上设置滑块（或者与凸起对应的滑槽），进而，实现第二载体901在第二容器700中的高低调节。

在本申请中，通过第一容器200和第二容器700的配合，使第一容器200和第二容器700之间形成密闭腔体，进而，利用第一容器200中设置的进液口201和出液口202，通过自下而上的循环方式，在第二容器700与第一容器200之间形成热交换，对油滴滴落在不溶性液体基底后，油滴的温度进行控制调节；通过自动进液器302对油滴的控制，实现以稳定的速度持续滴加多个油滴，或者，滴加单个油滴；通过将溢油管道301设置为环形，且使多个溢油口311正对不溶性液体基底，保证每个液滴能够顺利溢出且能够近乎滴落在不溶性液体基底上发生铺展，实现一次试验对多个液体的行为进行观察，不需要重复多次，做单个液滴的实验；通过将热电偶树800中的多个热电偶设置在不溶性液体基底中的多个不同位置，对液滴滴落在不溶性液体基底后，多个不同位置的温度变化的数据进行收集，以充分保证第二容器700内的整体温度在实验测量范围内，提高实验精度。

在一些可选实施例中，第二容器700的外侧壁设有螺旋状的热交换管道903，热交换管道903的一端与进液口201连通，另一端与出液口202连通。具体的，热交换管道903自进液口201至出液口202呈螺旋状上升，其中，螺旋状结构形成的内侧壁与第二容器700的外侧壁贴合，当冷却介质在螺旋状结构内流动时，实现与第二容器700的热交换。通过热交换管道903连接进液口201与出液口202，冷却介质在热交换管道903中自下而上的循环流动。通过冷却介质在热交换管道903内自下而上的流动，使得热交换管道903由下至上的逐渐达到设定温度，充分保证每个位置的冷却液都可以以最初的温度进入热交换管道903进行热交换。

在一具体的例子中，热交换管道903为金属材质（比如，铜），可以使热交换管道903与第二容器700之间进行充分的热交换，有效缩短试验温度的变化时间。

在另一具体的例子中，第一容器200的进液口201与第二容器700的出液口202之间不通过管道连接，冷却介质由进液口201进入第一容器200和第二容器700之间的密闭腔体之间，使密闭腔体中充满冷却介质，第二容器700的外侧壁浸泡在冷却介质中，以此增强与第二容器700之间的热交换效率，并提高热交换效果。

在本申请实施例中，可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统还包括：紫外灯600，紫外灯600位于第二容器700的正上方，正对第二容器700内盛装的不溶性液体基底。进一步的，油液中添加有荧光剂。籍此，在油液滴落在不溶性液体基底上后，通过紫外灯600的照射，有利于油液在不溶性液体基底上的铺展、回缩行为；利用荧光剂的显影效果，使得对油液的铺展、回缩行为的观测更为直观、准确。

更进一步的，可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统还包括：遮光罩100，遮光罩100为壳体结构，且遮盖在第一容器200、第二容器700的外侧。具体的，通过设置遮光罩100，将第一容器200、第二容器700进行遮盖，使得油滴在不溶性液体基底上的铺展回缩行为在暗环境下呈现，在荧光剂的作用下，更加直观、有效的对油滴的铺展回缩行为进行观测。

同时，还可以通过在可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统中安装摄像仪500，具体的，将摄像仪500安装在遮光罩100内壁，且朝向第二容器700内盛装的不溶性液体基底，用于对油液滴加在不溶性液体基底上后油液在不溶性液体基底上的运动行为进行图像采集。籍此，有效保证实验环境是有利于清楚观察油滴的铺展、回缩行为。进一步的，遮光罩100可采用聚录乙烯塑料制成，且为黑色，使得遮光罩100在保证足够的光线密闭性的基础上，具有一定的结构硬度，便于设备的安装。同时，黑色材质的遮光罩100还可以有效的对强光进行遮挡，使遮光罩100内的实验光线微弱，能够清洗的看到实验过程中的荧光油滴。

本申请的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统在使用过程中，将第一容器200固定在遮光罩100的内部左侧，将恒温循环器固定在遮光罩100的内部右侧，将小流量的自动进液器302固定在第一容器200与恒温循环器之间，将处理器（比如电脑等）固定在第一容器200的左侧，将高速摄像仪500固定在遮光罩100内部的左上方，斜向面对第一容器200；将紫外灯600固定在第一容器200的正上方。

待各设备固定安装完毕后，将冷却介质的橡胶管从第一容器200左下端的进液口201连接至恒温循环器的出口，将第一容器200右上端的出液口202通过橡胶管连接至恒温循环器的进口，以向第一容器200和第二容器700形成的密闭腔体中注入冷却介质。

将环形的溢油管道301通过两个L型管道连接至小流量自动进液器302，并将环形溢油管道301放入第二容器700中，保证环形溢油管道301位于不溶性液体基底表面以上，且溢油管道301上的溢油口311正对不溶性液体基底的表面，保证液滴可以从溢油口311以非破波状态进入滴落不溶性液体基底表面。打开高速摄像仪500、紫外灯600和电脑，打开恒温循环器，调节实验温度在预设温度，对第二容器700的环境温度进行精确控制。

在此，需要说明的是，热电偶树800中的多个热电偶通过信号线与电脑连接，将采集到的不溶性液体基底中不同位置的温度变化发送至电脑进行记录；同时，通过小流量自动进液器302，使溢油管道301上的每个溢油口311分别向不溶性液体基底表面溢出单个油滴，在正上方紫外灯600的照射下，使油滴的铺展、回缩行为进行呈现；再通过高速摄像仪500对多个油滴的运动行为进行同时拍摄，并反馈至电脑，以对油滴的铺展、回缩、油滴厚度、油滴稳定铺展直径等性质进行分析。

应当注意，本申请的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，包括：第一容器、第二容器、恒温单元、进油单元和热电偶树；

所述第一容器和所述第二容器均为一端开口的壳体结构，所述第二容器的封闭端从所述第一容器的开口端插入所述第一容器内，且所述第二容器的开口端与所述第一容器的开口端相适配，以密闭所述第一容器的开口端；

所述第一容器的壳体侧壁上开设有进液口和出液口，所述进液口的高度低于所述出液口的高度；

所述恒温单元分别通过管道与所述进液口、所述出液口连通，用于通过热交换循环控制所述第二容器在所述第一容器内的环境温度为恒温；

所述进油单元包括溢油管道和自动进液器，所述溢油管道为环形，内表面涂覆有疏油纳米涂层，所述溢油管道上沿周向设有多个溢油口，多个所述溢油口正对所述第二容器内盛装的不溶性液体基底；所述自动进液器与所述溢油管道连通，用于向所述溢油管道提供油液，同时控制环形的所述溢油管道与所述不溶性液体基底的表面之间的距离，以使所述油液根据预设溢油指令通过所述溢油口滴加在所述不溶性液体基底上，且所述油液由所述溢油口渗出即与所述不溶性液体基底表面接触；

所述热电偶树包括多个热电偶，多个所述热电偶用于对所述油液滴加在所述不溶性液体基底上后所述不溶性液体基底内多个不同位置的温度变化进行实时采集。

2.根据权利要求1所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，所述第二容器的外侧壁设有螺旋状的热交换管道，所述热交换管道的一端与所述进液口连通，另一端与所述出液口连通。

3.根据权利要求1所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，多个所述热电偶分为3组，每组均包含多个所述热电偶，一组所述热电偶中的多个所述热电偶沿第二容器的轴向布置于所述第二容器的内侧壁，一组所述热电偶中的多个热电偶沿所述第二容器的轴向布置于所述第二容器的中央，一组所述热电偶中的多个热电偶沿所述第二容器的径向布置于所述不溶性液体基底的表面。

4.根据权利要求3所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，沿所述第二容器的轴向布置于所述第二容器的中央的一组热电偶中的多个热电偶位于第一载体上，所述第一载体沿所述第二容器的轴向固定安装于所述第二容器的底部；

和/或，

沿所述第二容器的径向布置于所述不溶性液体基底的表面的一组热电偶中的多个热电偶位于第二载体上，所述第二载体沿所述第二容器的径向可拆卸安装于所述第二容器的开口端。

5.根据权利要求1所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，所述溢油管道的横截面为异形，且所述溢油口所在的表面平行于所述第二容器中不溶性液体基底的表面。

6.根据权利要求1-5任一所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，所述可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统还包括：紫外灯，所述紫外灯位于所述第二容器的上方，正对所述第二容器内盛装的所述不溶性液体基底。

7.根据权利要求6所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，所述油液中添加有荧光剂。

8.根据权利要求6所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，所述可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统还包括：遮光罩，所述遮光罩为壳体结构，且遮盖在所述第一容器、所述第二容器的外侧。

9.根据权利要求8所述的可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的检测系统，其特征在于，所述可视化跟踪且控温的溢油铺展回缩行为的监测系统还包括：摄像仪，安装于所述遮光罩内壁，且朝向所述第二容器内盛装的所述不溶性液体基底，用于对所述油液滴加在所述不溶性液体基底上后所述油液在所述不溶性液体基底上的运动行为进行图像采集。

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