[发明专利]一种液体表面波表征系统

说明书

本发明公开一种液体表面波表征系统，通过同时设置相机调节组件、图像采集模块和液体环境模块，构建了一个测试平台实时监测液体表面波的波长，从而建立了液体表面波演变与界面性质与行为的关系。该系统结构简单，其采用水箱驱动组件驱动水箱运动，可促进液体流动，提供了流动液体环境，以实现探究流动液体的表面波，进而解决了现有液体表面波波长测量技术中，表面波的产生依赖于激励探针，无法探究流动液体的表面波的问题。并且，本发明针对液体表面波的表征采用相机直拍测，具有低成本、易操作的特点，适用于工业溶液生产、海洋科学、气液界面表征等领域。

技术领域

本发明涉及气液界面研究领域，特别是涉及一种可实时表征液体受扰动时气液界面中液体表面波的表征系统。

背景技术

气液界面作为一种常见的界面，其特征为液相和气相的交界，广泛出现在海洋科学、溶液生产等领域。气液界面在受到扰动时，常在液体表面出现波纹液面，即表面波。因表面波携带关于界面性质和界面行为的丰富信息，对表面波的监测常被作为一种实时快捷且可靠的界面表征方法，广泛应用于表面活性剂单分子层、聚合物层、电解质溶液、海水、油膜等领域的研究中。表面波的基本特征为波长、幅值，当界面性质和界面行为发生变化时(例如表面活性剂、扰动形式、液体温度、黏性、气体压强、液体流速等)，表面波特征有所不同。气液界面上的表面波因受重力、表面张力影响程度的不同，被划分为重力波、表面张力波和重力—表面张力波，宏观上表现出不同的波长。通过表面波的波长监测，建立表面波和界面性质、界面行为的联系是深入理解气液界面的有效途径。

现有测量液体表面波波长的技术是：在静止液体中放置一根激励探针，利用激光器发出激光照射在液体表面，当液体表面有波动时，激光器发出的激光到达液面时的入射角会随着波面的起伏不停发生偏转，光束打在光电传感器感光面的光斑随之来回移动，光电传感器采集到的光电信号显示在示波器上，以此获取表面波的波长信息。上述可知，现有装置的表面波的产生依赖于激励探针，无法探究流动液体的表面波，而且激光器价格昂贵，无法广泛推广使用。同时，液体流速作为影响表面波的重要参数，目前尚未有一种考虑液体流速的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种液体表面波表征系统，其能够用于探究流动液体的表面波，以解决上述现有液体表面波波长测量技术中，表面波的产生依赖于激励探针，无法探究流动液体的表面波的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种液体表面波表征系统，包括：

液体环境模块，所述液体环境模块包括用于盛放液体的水箱和与所述水箱相连的水箱驱动组件，所述水箱驱动组件用于驱动所述水箱运动，以使所述水箱内液体流动；

图像采集模块，所述图像采集模块包括相机和光源，所述相机用于记录所述水箱内液体表面波的形成和发展过程；

位置调节模块，所述位置调节模块包括相机调节组件，所述相机调节组件与所述相机相连，用于调节所述相机的位置。

可选的，所述水箱为顶部敞口的圆柱形水箱；所述水箱驱动组件包括控制模块、连轴法兰盘和步进电机，所述水箱设置于所述步进电机的上方，所述步进电机的输出轴通过所述连轴法兰盘与所述水箱的底部相连，以驱动所述水箱转动；所述步进电机与所述控制模块通讯连接。

可选的，所述位置调节模块还包括支架，所述相机调节组件设置于所述支架上，且所述相机调节组件位于所述水箱的上方。

可选的，所述相机调节组件包括：