专利汇可以提供一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量技术专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种利用液滴喷射的微量 流体 粘度 测量系统及方法,该系统包括:气压控制单元、驱动单元和液滴测速单元;驱动单元包括电 控制器 、 喷嘴 、压电模 块 和液体容器;压电模块根据电控制器发出的控制 信号 挤压 喷嘴从而喷射出液滴;气压控制单元连接至液体容器,向喷嘴内的液体提供平衡气压;驱动单元在不施加驱动 力 时喷嘴内充满液体且内部液面底部与喷嘴出口平齐的平衡状态;液滴测速单元用于测量液滴喷射速度。本发明的方法利用上述装置的平衡条件及测得的液滴喷射速度求取液体表面 张力 ,进而算出根据液滴产生的临界值根据该临界值与 稳定性 的对应关系,求取流体粘度。本发明操作简单、成本低,利于推广使用。,下面是一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量技术专利的具体信息内容。
1.一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,包括:气压控制单元、驱动单元、称重仪和液滴测速单元;
气压控制单元中包括提供正压的空压机(1)、提供负压的负压机(2)、气压控制器(5);
驱动单元包括电控制器(11)、喷嘴(9)、压电模块(10)和液体容器(7);
空压机(1)和负压机(2)分别通过管路连接气压控制器,于气压控制器(5)的负压调节阀(6)处汇合调压后,通过接入管路连接至液体容器(7);液体容器(7)为密封容器,在接入管路提供的气压下通过引出管路将内部液体压出至喷嘴(9);压电模块(10)安装于喷嘴(9)上,且连接电控制器(11),根据电控制器(11)发出的控制信号挤压喷嘴(9)从而喷射出液滴;驱动单元(11)在不施加驱动力时喷嘴(9)内充满液体且内部液面底部与喷嘴(9)出口平齐的平衡状态;
液滴测速单元用于测量液滴喷射速度。
2.如权利要求1所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,液滴测速单元包括频闪灯(16)和CCD相机(13);
频闪灯(16)、CCD相机(13)分布于液滴喷射路径两侧,且频闪灯(16)、正对CCD相机(13)设置;频闪灯(16)连接电控制器(11),电控制器(11)用于控制频闪灯(16)和压电模块(10)以相同的频率闪光和挤压喷嘴(9);CCD相机(13)获取图像的频率与频闪灯(16)的闪光频率相同,在频闪灯(16)闪光的同时同步获取液滴图像。
3.如权利要求2所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,液滴测速单元还包括红外光源(14)和光强控制器(15),红外光源(14)用于CCD相机(13)观察环境时提供光源,光强控制器(15)用于根据环境亮度调节红外光源(14)的光强。
4.如权利要求2所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,还包括三维位移模块,用于固定和调节相机(13)的位置。
5.如权利要求1~4任意一项所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,还包括称重仪(8),放置在液体容器(7)下方,用于液体容器(7)及其内部液体的称重,液体容器(7)标示有容量。
6.如权利要求1~5任意一项所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,还包括计算机(12),与电控制器(11)和CCD相机(13)相连;计算机(12)用于根据电控制器(11)的驱动频率和CCD相机(13)获取的液体图像计算出液滴速度。
7.如权利要求1~6任意一项所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,还包括用于过滤液体中颗粒杂质和气泡的过滤器,该过滤器连接在引出管路与喷嘴(9)之间。
8.如权利要求1~7任意一项所述的一种利用液滴喷射的微量流体粘度测量系统,其特征在于,气压控制器(5)输出的气压范围在-0.1MPa与0.45MPa之间。
9.基于权利要求1~8任意一项所述的微量流体粘度测量系统的微量流体粘度测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在未提供驱动力的状态下,喷嘴上方提供的负压抵消了喷嘴内液体的重力及毛细作用的表面张力,得到平衡关系如下:
其中,σ为液体的表面张力,r是喷嘴出口的半径,θ是液体接触角,Pb是喷嘴上方提供的负压,ρ是液体密度;h为不施加驱动力时喷嘴内充满流体并保持内部液面与喷嘴出口平齐的平衡状态下,喷嘴内部液面的高度;
由式(1)求得液体的表面张力σ;
(2)液滴的产生由稳定到不稳定过渡的临界值Pj与判定液滴稳定性的指标Z如下:
Pj=v·dt/D (3)
其中,v为液滴的速度,dt为驱动脉冲宽度,D为喷嘴出口直径,l为特征长度,l=D;μ为流体的粘度,σ为步骤(1)求得的表面张力;
在施加驱动产生液滴的过程中,改变脉冲宽度dt能够观察到液滴的产生由稳定到不稳定过渡,根据式(3)取其临界时的Pj值,对照Pj与Z的映射关系曲线获得对应的Z值,代入式(4)即可得到流体的粘度μ。
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