CN109668939A - 一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法 - Google Patents

一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法，包括电极引线、电导率测量仪、液体泡沫、液体滴落设备，所述电极引线分别与电导率测量仪和液体泡沫相连，所述电导率测量仪用于测量液体泡沫的电导率，所述液体泡沫为具有电导率的导电材料，所述液体滴落设备内装有与液体泡沫相同的液体，液体滴落设备控制液体滴入液体泡沫，用于改变液体泡沫的液相分数，实现液体泡沫的液相分数动态调整变化。本发明利用液体泡沫液相分数测量装置测量液体泡沫液相的电导率，并动态转化为液相分数，来实时表征液体泡沫的液相含量；本发明测量效率高，能及时反应泡沫体的性质，测量过程中不会对泡沫产生任何破损和影响，便于观察和进行相关实验。

Description

一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法
技术领域
本发明涉及液体泡沫工程应用技术领域，特别是涉及一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法。
背景技术
液体泡沫是由液体和气体构成的二相体系，基质是连续相，气体空区域为分散相。泡沫的泡孔结构基本参数是孔径及其分布、泡壁厚、泡孔形状等。泡沫的液相分数，又称孔隙度或气孔率，是指泡沫体中液体所占体积与泡沫体总体积之比。泡沫液相分数的测量目前多用显微分析法，显微分析法是利用显微镜观测到液体泡沫样品的总面积和其中包含的孔隙面积，通过其比值来表征液相分数大小。
现有的泡沫液相分数测量方法，由于受诸多因素的影响，对于如何准确的测定液相分数存在一定的缺陷和不足。比如在测量中，可能同时存在着多种误差因素(如体积、质量的测量误差)，导致测量结果往往距离实际偏差较大；同时，由于液相分数时刻发生变化，动态测量和调整液相分数的难度很大。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明针对现有技术中泡沫液相分数动态测量不准确和难以动态调整的缺陷和不足，提供了一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法，利用液体泡沫液相分数测量装置测量液体泡沫液相的电导率，并动态转化为液相分数，来实时表征液体泡沫的液相含量。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种液体泡沫液相分数测量装置，包括电极引线、电导率测量仪、液体泡沫、液体滴落设备，所述电极引线分别与电导率测量仪和液体泡沫相连，所述电导率测量仪用于测量液体泡沫的电导率，所述液体泡沫为具有电导率的导电材料，所述液体滴落设备内装有与液体泡沫相同的液体，液体滴落设备控制液体滴入液体泡沫，用于改变液体泡沫的液相分数，实现液体泡沫的液相分数动态调整变化。
进一步地，所述液体滴落设备为滴管。
进一步地，所述滴管为可控制液体匀速滴落的滴管。
进一步地，所述电导率测量仪包括微控制器、光电隔离电路、激励信号发生电路、电导率传感器、程控放大器、半波整流电路、数模转换电路、温度测量电路、放大电路、电源模块、通信模块、液晶显示器，所述数模转换电路、光电隔离电路、电源模块、通信模块、液晶显示器为微控制器的***电路分别与微控制器相连；所述光电隔离电路、激励信号发生电路、电导率传感器、程控放大器、半波整流电路、数模转换电路依次连接；所述温度传感器通过放大电路与数模转换电路相连接。
进一步地，所述微控制器的***电路还包括量程自动切换电路。
进一步地，所述通信模块通过RS485总线与微控制器相连。
进一步地，所述微控制器为单片机，所述单片机为MCS1210单片机。
进一步地，所述温度测量电路为铂电阻传感器PT100测量电路。
一种液体泡沫液相分数动态测量方法，包括以下步骤：
S1、选取电极引线、电导率测量仪、液体泡沫、液体滴落设备，液体滴落设备里装有与液体泡沫相同的液体；
S2、利用电导率测量仪测量出液体滴落设备里纯液体的电导率εL；
S3、接通电源，电极引线分别电导率测量仪和液体泡沫，利用电导率测量仪测量出液体泡沫的电导率εf；
S4、通过电导率测量仪计算液体泡沫的电导率εf与纯液体的电导率εL之间的比值得到并显示液体泡沫的液相分数λ；
S5、打开液体滴落设备，控制液体滴落设备内的液体匀速落入液体泡沫泡沫内，动态调整液体泡沫的电导率εf，通过电导率测量仪计算得到期望的液体泡沫的液相分数λ。
进一步地，所述步骤S4中液体泡沫的电导率εf与纯液体的电导率εL之间的比值为液体泡沫的液相分数λ的0.3倍。
(三)有益效果
本发明的有益效果：一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法，利用液体泡沫液相分数测量装置测量液体泡沫液相的电导率，并动态转化为液相分数，来实时表征液体泡沫的液相含量；用液体泡沫中气泡分布所引起的电导率差别，来表征其液相分数，可以在操作中实现液相分数的动态调整；本发明测量效率高，能及时反应泡沫体的性质，测量过程中不会对泡沫产生任何破损和影响，便于观察和进行相关实验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明测量装置结构图；
图2为本发明测量方法流程图；
图3为电导率测量仪原理框图；
图中：1、电极引线；2、电导率测量仪；3、液体泡沫；4、液体滴落设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1，一种液体泡沫液相分数测量装置，包括电极引线1、电导率测量仪2、液体泡沫3、液体滴落设备4。电极引线1分别与电导率测量仪2和液体泡沫3相连，电导率测量仪2用于测量液体泡沫3的电导率，从而动态表征液体泡沫的液相分数。液体泡沫3为具有一定电导率的导电材料。液体滴落设备4用于改变液体泡沫3的液相分数，从而实现液体泡沫的液相分数动态调整变化。液体滴落设备4可以是控制液体滴速的滴管，滴管可以匀速控制液体滴落的速度，滴管内装有与液体泡沫3相同的液体。
结合图2，电导率测量仪包括微控制器、光电隔离电路、激励信号发生电路、电导率传感器、程控放大器、半波整流电路、数模转换电路、温度测量电路、放大电路、电源模块、通信模块、液晶显示器，所述数模转换电路、光电隔离电路、电源模块、通信模块、液晶显示器为微控制器的***电路分别与微控制器相连。光电隔离电路、激励信号发生电路、电导率传感器、程控放大器、半波整流电路、数模转换电路依次连接；温度传感器通过放大电路与数模转换电路相连接。
微控制器通过光电隔离电路触发激励信号发生电路产生激励信号，激励信号通过电导率传感器对液体泡沫的导电特性进行测量，然后将测量输出的模拟信号通过程控放大器进行程控放大，并进行半波整流得到直流信号,接着将直流信号通过模数转换电路进行模数转换,然后将转换的结果送给微控制器进行数据处理。同时温度的测量通过温度传感器将液体泡沫的温度值转换为电信号，然后通过对电信号放大后通过模数转换电路输入到微控制器中。微控制器进行相关的数据处理,并可以通过液晶显示器将测量结果显示出来，同时还可以通过通信模块将测量结果传输至上位机，上位机可以对电导率测量仪进行远程控制。
微控制器为电导率测量仪的核心，微控制器选TI公司的MSC1210芯片，MSC1210芯片以8051微控制器为内核，内部集成16位PWM、转换器和可编程增益放大器等；芯片的高集成度使硬件线路变得简单,大大提高了***的可靠性。光电隔离电路对控制信号进行隔离放大。激励信号发生电路产生电导率测量的激励信号。由于电导率测量仪的电导率范围较大,而A/D转换器的线性区间有限，电导率传感器的测量信号通过程控放大器进行放大，程控放大器可以由精密运放模拟开关MAX313和四个精密反馈电阻组成。电导电极测量得到的信号是双极性的脉冲信号,由于模数转换电路的转换区间为0-3.3V,为了使模数转换电路处理单极性的信号,在模数转换电路前加上精密半波整流电路。温度测量电路使用铂电阻传感器PT100测量液体泡沫温度，温度测量电路包括铂热电阻传感器PT100在内的四个电阻组成普通四壁电桥。为了保证测量的精度,微控制器的***电路还包括量程自动切换电路，针对不同电导率的溶液选择合适的量程进行测量。电源模块为电导率测量仪提供电能。通信模块通过RS485总线与微控制器相连，上位机可以通过通信模块对电导率测量仪进行远程控制。液晶显示器可以对测量结果进行实时显示。
电导率是表征物质导电的性能。液体泡沫制备过程中，泡沫是由大量被液膜隔开的气泡组成，液相导电，而气相不导电。所形成液体泡沫液相分数和电导率的关系如下：
其中，εf为液体泡沫的电导率；εL为纯液体本身的电导率；λ为液体泡沫的液相分数。利用电导率仪测量出液体泡沫的电导率，结合上述公式(1)即可求出液体泡沫的液相分数。
结合图3，一种液体泡沫液相分数的动态测量方法，包括以下步骤：
S1、选取电极引线、电导率测量仪、液体泡沫、液体滴落设备，液体滴落设备里装有与液体泡沫相同的液体；
S2、利用电导率测量仪测量出液体滴落设备里纯液体的电导率εL；
S3、接通电源，电极引线分别电导率测量仪和液体泡沫，利用电导率测量仪测量出液体泡沫的电导率εf；
S4、通过电导率测量仪计算液体泡沫的电导率εf与纯液体的电导率εL之间的比值得到并显示液体泡沫的液相分数λ；
S5、打开液体滴落设备，控制液体滴落设备内的液体匀速落入液体泡沫泡沫内，动态调整液体泡沫的电导率εf，通过电导率测量仪计算得到期望的液体泡沫的液相分数λ。
具体实施时，一种液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法，包括电极引线、电导率测量仪、液体泡沫以及可以控制滴速的液体滴落设备，液体滴落设备可以是滴管。电极引线分别连接于电导率测量仪与液体泡沫之间；滴管用于改变液体泡沫的液相分数，从而实现液相分数的动态变化。电导率测量仪用于测量液体泡沫的电导率，从而动态表征液体泡沫的液相分数。本实施例中的液体泡沫选用氯化钠溶液泡沫，先利用电导率测量仪测量出氯化钠溶液的电导率εL。然后接通电源，按图1连接好各部件，通过电导率测量仪测量出氯化钠溶液泡沫的电导率εf，则由公式(1)即可直接求出氯化钠溶液泡沫的液相分数λ。如果需要调整氯化钠溶液泡沫的液相分数λ，可以通过滴管向氯化钠溶液泡沫中滴加氯化钠溶液，通过改变氯化钠溶液泡沫的电导率εf来得到期望的液相分数λ。
综上所述，本发明实施例，液体泡沫液相分数测量装置及动态测量方法，利用液体泡沫液相分数测量装置测量液体泡沫液相的电导率，并动态转化为液相分数，来实时表征液体泡沫的液相含量；用液体泡沫中气泡分布所引起的电导率差别，来表征其液相分数，可以在操作中实现液相分数的动态调整；本发明测量效率高，能及时反应泡沫体的性质，测量过程中不会对泡沫产生任何破损和影响，便于观察和进行相关实验。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：包括电极引线、电导率测量仪、液体泡沫、液体滴落设备，所述电极引线分别与电导率测量仪和液体泡沫相连，所述电导率测量仪用于测量液体泡沫的电导率，所述液体泡沫为具有电导率的导电材料，所述液体滴落设备内装有与液体泡沫相同的液体，液体滴落设备控制液体滴入液体泡沫，用于改变液体泡沫的液相分数，实现液体泡沫的液相分数动态调整变化。
2.如权利要求1所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述液体滴落设备为滴管。
3.如权利要求2所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述滴管为可控制液体匀速滴落的滴管。
4.如权利要求1所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述电导率测量仪包括微控制器、光电隔离电路、激励信号发生电路、电导率传感器、程控放大器、半波整流电路、数模转换电路、温度测量电路、放大电路、电源模块、通信模块、液晶显示器，所述数模转换电路、光电隔离电路、电源模块、通信模块、液晶显示器为微控制器的***电路分别与微控制器相连；所述光电隔离电路、激励信号发生电路、电导率传感器、程控放大器、半波整流电路、数模转换电路依次连接；所述温度传感器通过放大电路与数模转换电路相连接。
5.如权利要求4所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述微控制器的***电路还包括量程自动切换电路。
6.如权利要求4所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述通信模块通过RS485总线与微控制器相连。
7.如权利要求4所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述微控制器为单片机，所述单片机为MCS1210单片机。
8.如权利要求4所述的一种液体泡沫液相分数测量装置，其特征在于：所述温度测量电路为铂电阻传感器PT100测量电路。
9.如权利要求1所述的一种液体泡沫液相分数动态测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、选取电极引线、电导率测量仪、液体泡沫、液体滴落设备，液体滴落设备里装有与液体泡沫相同的液体；
S2、利用电导率测量仪测量出液体滴落设备里纯液体的电导率εL；
S3、接通电源，电极引线分别电导率测量仪和液体泡沫，利用电导率测量仪测量出液体泡沫的电导率εf；
S4、通过电导率测量仪计算液体泡沫的电导率εf与纯液体的电导率εL之间的比值得到并显示液体泡沫的液相分数λ；
S5、打开液体滴落设备，控制液体滴落设备内的液体匀速落入液体泡沫泡沫内，动态调整液体泡沫的电导率εf，通过电导率测量仪计算得到期望的液体泡沫的液相分数λ。
10.如权利要求9所述的一种液体泡沫液相分数动态测量方法，其特征在于：所述步骤S4中液体泡沫的电导率εf与纯液体的电导率εL之间的比值为液体泡沫的液相分数λ的0.3倍。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114235909A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 汉威科技集团股份有限公司 量程能动态调节的呼出式气体酒精检测仪及实施方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104297125A (zh) * 2014-10-13 2015-01-21 上海大学 一种泡沫材料孔隙率的测量装置
CN206057137U (zh) * 2016-08-28 2017-03-29 宁波新边界科学仪器有限公司 采用悬滴法全自动测量液体表面或界面张力的装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104297125A (zh) * 2014-10-13 2015-01-21 上海大学 一种泡沫材料孔隙率的测量装置
CN206057137U (zh) * 2016-08-28 2017-03-29 宁波新边界科学仪器有限公司 采用悬滴法全自动测量液体表面或界面张力的装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于庆海: "双脉冲电导率测量仪设计及实现", 《工业控制计算机》 *
史永超: "磁重力补偿下泡沫材料演化动力学基础研究", 《CNKI中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114235909A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 汉威科技集团股份有限公司 量程能动态调节的呼出式气体酒精检测仪及实施方法

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