[发明专利]一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置及方法

权利要求书

1.一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置，其特征在于，包括：

高压供电系统，包括信号发生器、功率放大器和示波器，信号发生器用于调节电场参数，信号经功率放大器调压后输出，示波器用于监测显示电压和电流信号；

动态液滴制备测试系统，包括测试芯片、控制器，所述测试芯片通过若干油相注射泵、水相注射泵与控制器相连，控制器通过控制油相注射泵和水相注射泵使油水两相以设定流速分别进入测试芯片进行液滴的制备与反应；所述测试芯片的一端通过油相注射泵I4 、水相注射泵、油相注射泵II6与控制器相连，且油相注射泵I4、油相注射泵II6分设于水相注射泵的两侧；测试芯片的另一端连接出液管，控制器通过控制油相注射泵I4、水相注射泵和油相注射泵II6，使油水两相以一定流速分别进入测试芯片中进行液滴的制备与反应，然后液体从出液管排出；通过调节油水两相相对流速改变液滴的数量、粒径和间距，

高速摄像系统，包括分设于测试芯片两侧的高速摄像仪和准直透镜，所述准直透镜下方设置光纤探头，光纤探头接收光源并发射光束，光束经准直透镜成为准直光束，为高速摄像仪拍摄提供光强；

同步触发系统，包括同步触发器和图像采集设备，图像采集设备控制同步触发器进行同步触发，三路同步触发信号分别触发功率放大器、光源和高速摄像仪，所述测试芯片包括试验微样槽，试验微样槽的一端与油相微通道、水相微通道连通，所述油相微通道与油相注射泵相连，水相微通道与水相注射泵相连；试验微样槽的另一端连接微通道出口；所述试验微样槽的一侧设置电极板I，另一侧设置电极板II；所述电极板I、电极板II按照一定排列浇筑在测试芯片中，保证操作安全性，所述电极板I通过低压电缆与功率放大器共同接地，所述电极板II通过高压电缆与功率放大器的高压输出端相连，通过高压电缆和低压电缆的电力输送作用在电极板I和电极板II之间产生高压电场，

增加一组控制器、油相注射泵I、水相注射泵、油相注射泵II、油相微通道I、水相微通道和油相微通道II，将两台控制器设置相同的参数，可实现对流动过程中双液滴在电场作用下的运动、变形与聚并微观特征的测试，微样槽直径大于液滴尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置，其特征在于，所述信号发生器的输出端与功率放大器的输入端相连，所述示波器与功率放大器的电压和电流监测端口相连。

3.根据权利要求1所述的一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置，其特征在于，所述准直透镜垂直于测试芯片，所述光纤探头通过光纤连接光源，所述光源与同步触发器的输出端相连，同步触发器的控制端与图像采集设备相连。

4.根据权利要求1所述的一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置，其特征在于，所述高速摄像仪安装高倍镜头，高倍镜头用于拍摄流动过程中液滴在电场作用下微观特征的瞬态演变过程；图像采集设备与高速摄像仪相连，用于存储并分析高速摄像仪拍摄的图片。

5.根据权利要求1所述的一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置，其特征在于，所述微通道出口连接出液管。

6.根据权利要求1所述的一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试装置，其特征在于，所述低压电缆设有低压电极接头，高压电缆设有高压电极接头。

7.一种流动过程中液滴静电聚结微观特征测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的测试装置，包括以下步骤：

1)将设定量蒸馏水注入到水相注射泵中，将设定量透明油品分别注入油相注射泵I和油相注射泵II中；

2)将高倍镜头安装于高速摄像仪前端，依次打开光源、高速摄像仪和图像采集设备；

3)打开控制器，设定油水相速度参数，启动油相注射泵I、水相注射泵和油相注射泵II；

4)调整高速摄像仪使实验液滴清晰成像于图像采集设备的图像采集界面；

5)打开信号发生器，设置电场信号参数；

6)打开示波器，之后启动功率放大器；

7)打开同步触发器，设置功率放大器、光源和高速摄像仪的同步信号，利用图像采集设备控制同步触发器进行同步触发；图像采集设备和示波器同步采集流动过程中液滴在电场作用下微观特征的瞬态演变过程以及电场输出信号；

8)改变信号发生器的电学输出参数或透明油品及水滴的物理性质，重复步骤1)～7)，研究电场参数和油水物理性质对流动过程中液滴在电场作用下的微观特征以及瞬态演变过程的影响。