[发明专利]基于图像识别法测量化学反应产气速率的装置与方法

说明书

本发明公开了基于图像识别法测量化学反应产气速率的装置及方法，包括储液罐、反应腔体、图像采集处理装置以及连接管路，储液罐设有2个，储液罐下端的管道并联后通过微型泵b连接进水口，进水口连接反应腔体的下端，反应腔体的上端连接扁平容器的下端，扁平容器的上端为出水口，出水口通过微型泵a分别连接2个储液罐的上端；图像采集处理装置包括摄像头和计算机，摄像朝向扁平容器正面设置，且所述摄像头连接计算机，用于采集扁平容器内的气泡图像，通过图像识别测算出单位面积内的气泡半径R，从而测算出产生气体体积，获得该时刻的化学反应速率，本发明设计的装置及方法操作简单、便于观察，且能够实时测量化学反应产气速率。

技术领域

本发明属于流量测量技术领域，尤其涉及基于图像识别法测量化学反应产气速率的装置与方法。

背景技术

化学反应速率，包括化学反应产气速率，是化学实验中的具有重要意义的信息之一。但目前大多数技术都无法直接测得化学反应产气速率，通常情况下，大都是求平均速率，即用某物质的物质的量浓度的变化除以时间；目前有化学法，物理法，流动法和快速反应的研究等方法；化学法是指用化学分析的方法(容量法或重量法)，测定不同时间时的物质的量浓度，但其缺点有一般分析速度不快、实验操作往往繁琐、误差较大；物理法是指通过测定反应过程中混合体系(反应物和产物)某些与浓度有关的物理性质随时间的变化，获得一些原位反应的数据，从而得到动力学曲线。但其不能直接给出物质的量浓度和时间之间的关系；流动法是指将气体或液体混合物以一定的流速(V)通过恒温(T)并已知其体积(V)的容器，但其准确性不高(工业上常采用这种流动技术)；快速反应的研究有提高分析检测速度和把时间变量通过特定的装置改变成为其它变量两种方法，实际操作难度较大；尚缺少一种能够实时测量化学反应产气速率的仪器。

发明内容

本发明根据现有技术中存在的问题，提出了基于图像识别法测量化学反应产气速率的装置与方法，目的在于提供一种操作简单、便于观察，且能够实时测量化学反应产气速率。

本发明所采用的技术方案如下：

基于图像识别法测量化学反应产气速率的装置，包括储液罐、反应腔体、图像采集处理装置以及连接管路；所述储液罐设有2个，2个储液罐下端的管道并联后通过微型泵b连接进水口，所述进水口连接反应腔体的下端，所述反应腔体的上端连接扁平容器的下端，所述扁平容器的上端为出水口，所述出水口通过微型泵a分别连接2个储液罐的上端；

所述图像采集处理装置包括摄像头和计算机，所述摄像朝向扁平容器正面设置，且所述摄像头连接计算机，用于采集扁平容器内的气泡图像，通过图像识别测算出单位面积内的气泡半径R，

进一步，2个储液罐之间通过管道连通，且在该管道上设置阀门c；可以实现2个储液罐之间的连通；

进一步，每个储液罐的底部设有排液管，在所述排液管上设有阀门，用于控制排液管的开关；

进一步，在扁平容器的两侧设有补光灯，用于增强图像识别的效果，也便于观察者观察；

进一步，所述计算机分别连接微型泵a和微型泵b，控制微型泵a和微型泵b的转速，从而控制反应液流量，对反应速率进行控制；

基于图像识别法测量化学反应产气速率的方法，将储液罐内的反应液输入反应腔体中，反应腔体中反应后产生的气泡，通过摄像头实时采集气泡图像并输入到计算机内，经图像识别测算出单位面积内的气泡半径R，从而测算出产生气体体积，获得该时刻的化学反应速率。

进一步，所述气体体积的计算方法为：V＝πR²h，其中，h为扁平容器的厚度。

本发明的有益效果：