[发明专利]流式液滴光测量装置及方法

权利要求书

1.流式液滴光测量装置，用于对流体通道中的液滴进行测量，其特征在于：包括依次设置的用于产生激光的激光光源、用于对来自激光光源的激光进行分光的分光器、位于所述流体通道一侧用于传播并使分光后的激光射穿流体通道的光纤、位于所述流体通道另一侧用于接收所述光纤射出的激光并将光信号转化为电信号的光敏面电路板、一端与所述光敏面电路板连接以采集来自所述光敏面电路板的电信号的数据采集卡，所述数据采集卡的数据输出口与电脑相连，所述流体通道上设有相距一定距离的至少两个光纤检测点，所述光纤的数目与所述光纤检测点的数目相同。

2.根据权利要求1所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：还包括红外线检测卡，所述红外线检测卡用于将光纤射出的激光与流体通道对准，以使激光垂直射穿流体通道。

3.根据权利要求2所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：所述的流体通道是横截面为圆形或矩形，特征尺寸在亚微米或微米级的长直管道。

4.根据权利要求3所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：所述的光敏面电路板包括多个光敏面接收元件、NBC接头和电源，所述光敏面接收元件与所述光纤的数目相同且处于同一光路上，所述每个光敏面接收元件分别接至NBC接头，所述电源接至相串联的光敏面接收元件和NBC接头的两端，所述NBC接头的输出端为光敏面电路板的电信号输出端。

5.根据权利要求4所述的流式液滴光测量装置，其特征在于：所述光敏面电路板和数据采集卡集成于同一盒子中，所述盒子上还设有光纤支架和光纤扣，所述光纤支架上开有光纤孔，所述光纤扣置于光纤孔中，光纤支架架设于盒子上以用于将光纤与盒内的光敏面接收元件对准。

6.流式液滴光测量方法，其特征在于：采用权利要求1-5任意一项所述的流式液滴光测量装置实现，包括：激光光源产生激光经分光器分光后进入光纤，光纤中的激光射出后，穿过液滴流经的流体通道进入光敏面电路板，光敏面电路板将接收到的激光的光信号转化为电信号，数据采集卡采集光敏面电路板的电信号，并将电信号随时间变化的电信号文件保存至电脑中，每条光纤通道保存一个电信号文件，通过对电信号文件进行分析实现流式液滴光测量。

7.根据权利要求6所述的流式液滴光测量方法，其特征在于：液滴和油相的占有率α、η分别为：T是探测时间，T_Gi是探测液滴的时间，T_Li是探测油相的时间。

8.根据权利要求7所述的流式液滴光测量方法，其特征在于：所述流式液滴光测量包括对液滴瞬时速度的测量：V＝S/T’,S为顺着流体通道方向排布的两条光纤之间的间隔，T’为液滴经过两条光纤的时间差。

9.根据权利要求8所述的流式液滴光测量方法，其特征在于：所述流式液滴光测量包括对液滴长度的计算：设立区别液滴和外相的临界值，得到每个液滴的波形图，波形图中波峰在x轴占据的时间为液滴通过光纤监测点的时间t_drop，液滴的长度等于瞬时速度与t_drop的乘积。