[发明专利]一种微流控油液运动黏度检测方法

说明书

本发明属于船舶油液检测技术，涉及利用微流控两相层流技术实现船舶油液运动黏度的快速检测，具体涉及一种微流控油液运动黏度检测方法。通过制备Y型微流控芯片，选择无色无味的100#工业白油作为参比液，在Y型微流道的入口流道内以相同入口流速分别注入待测油液与参比液，然后在两相稳定界面采集图像，采集后的图像处理采用最大类间方差法(OTSU)，通过方差的计算来寻找一个合适的灰度级别来划分参比液与待测油液两个的图像区域，计算运动黏度。本发明利用微流控两相层流技术进行油液运动黏度的快速检测，可以实现滑油黏度的在线检测，相比传统油液黏度检测技术，具有快速，便携和精度高等特点。

技术领域

本发明属于船舶油液检测技术，涉及利用微流控两相层流技术实现船舶油液运动黏度的快速检测，具体涉及一种微流控油液运动黏度检测方法。

背景技术

传统的油液运动黏度检测需要在实验室中进行，时效性极差，同时实验仪器不便携带，实验过程缓慢。现有的在线式黏度计，其原理是利用液体黏度不同对感应端的拖拉力度不同，通过计算损失能量来达到计算黏度的目的，然而这种黏度计的感应端在振动时，由于摩擦会使得局部液体温度发生变化，温度变化势必会引起黏度的变化，从而使得所测黏度的准确度大大降低。

微流控是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术。微流控在在DNA芯片，芯片实验室，微进样技术，微热力学技术得到了发展。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种利用微流控两相层流技术进行油液运动黏度的快速检测的方法，可以实现滑油黏度的在线检测，相比传统油液黏度检测技术，具有快速，便携和精度高等特点。

为了实现上述目的，本发明的技术发案如下:

一种微流控油液运动黏度检测方法，包括以下几个步骤：

(1)制备Y型微流控芯片

利用AutoCad设计微流控芯片尺寸，打印掩模后利用光刻技术制作硅板基体，以体积比为10:1的比例将聚二甲基硅氧烷(PDMS)单体和催化剂混合，并真空除气后浇铸到硅板基体上，在真空烘箱中加热固化后，去胶打孔后邦定于ITO导电玻璃片上；所述的催化剂为带乙烯基侧链的预聚物及交联剂，ITO导电玻璃片连接外部电源；在ITO玻璃片下固定热电偶传感器，测量芯片温度；

(2)参比液选定及检测处理

选择无色无味的100#工业白油作为参比液，参比液及待测油液加热至40℃，在Y型微流道的入口流道内，以相同的入口流速分别注入待测油液与参比液；

(3)微流控现象的图像采集及处理

两相稳定界面的位置与混合流道起点的距离受两相黏度比影响，黏度比越大，达到两相稳定界面的部位离混合流道的起点越远，在混合流道内选取两相稳定界面作为检测图像采集区域，用显微镜采集图像；采集后的图像处理采用最大类间方差法(OTSU)，通过方差的计算来寻找一个合适的灰度级别来划分参比液与待测油液两个的图像区域；

(4)运动黏度的计算

由OTSU算法可直接得到参比液和待测油液两相流体在流道内所占的面积比，面积比近似等于两相流体的黏度比。

进一步地，所述的制备Y型微流控芯片，Y型微流道的入口流道尺寸为100×100μm，混合流道尺寸为100×200μm。

进一步地，所述的参比液选定及检测处理，在入口流道的PDMS层插入T型热电偶，实时对Y型微流道内的流体进行温度测定。

进一步地，所述的参比液选定及检测处理，在Y型微流道的入口流道内在Y型微流道的入口流道内，以相同的入口流速分别注入待测油液与参比液，所述的入口流速控制在5μL/min～10μL/min。