[发明专利]多孔介质中微纳米气泡观测系统及方法

权利要求书

1.一种多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，包括以下部分：

模型箱，所述模型箱内装填有模拟多孔介质的球形透明树脂材料，所述模型箱具有注水口，用于注入并盛放模拟地下水的富含微纳米气泡的水体，且模型箱各面使用不同的材质和颜色，最大限度的提高多孔介质孔隙水中微纳米气泡的成像清晰度；

激光器，所述激光器位于所述模型箱的顶部，用于提供观测时需要的光源；

相机和镜头，所述相机和镜头位于所述模型箱的一侧，用于观测多孔介质中微纳米气泡；

图片采集及处理模块，所述图片采集及处理模块与所述相机相连，进行图片的采集和处理。

2.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，还包括：

激光器支架，所述激光器支架用于固定支撑所述激光器；以及

三维可调节支架，所述三维可调节支架用于固定支撑所述相机和镜头。

3.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，所述球形透明树脂材料与水的折射率匹配。

4.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，所述球形透明树脂材料平均粒径为0.6-1.0mm，界面电荷性质与土颗粒匹配。

5.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，所述模型箱为长方体，定义接近所述相机和镜头的为观测面，其他面分别定义为背景面、左侧壁、右侧壁、底面，其中所述观测面使用超白玻璃，其它面使用有机玻璃，所述背景面涂抹成黑色，而所述左侧壁、右侧壁及底面涂抹成白色。

6.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，所述激光器还包括：激光镜片，所述激光镜片将所述激光器发出的光线校正为片状，并且，所述激光器的激光线宽小于所述相机的景深。

7.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，所述相机为高感光度的CCD相机，所述相机成像的照度大于等于0.00002Lux；所述镜头为工业缩放镜头，能够对900纳米至60微米之间的气泡成像。

8.如权利要求1所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，其特征在于，所述图片采集及处理模块采用软件，通过观察气泡在多孔材料上的吸附速度、存在时间以及是否存在吸附/解吸附现象等确定吸附规律；通过对气泡图像的像素大小及灰度值进行分析，确定图像内气泡的粒径；通过连续拍摄的多张图像，计算图像中不同气泡的运动速度。

9.一种多孔介质中微纳米气泡观测方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的多孔介质中微纳米气泡观测系统，包括以下步骤：

S1.在所述模型箱中装填球形透明树脂材料，注入富含微纳米气泡的水体；

S2.采用所述激光器为所述水体照明，采用所述相机和镜头观测所述多孔介质孔隙水中的微纳米气泡；以及

S3.图片采集及处理模块控制相机和镜头采集图像并进行分析处理，得到微纳米气泡的吸附特性、粒径分布和运动轨迹。