液滴分析仪传感信号处理方式的研究

电容、光纤液滴分析仪FCDA (Fiber-Capacitive Drop Analyzer)是一种新型液体分析仪器,该仪器可以得到反应液体综合特性的"液滴指纹图".本文将详细的描述液滴分析仪的传感信号处理电路,包括前置放大、分离滤波等电路.通过对部分样品测试实验,得到具有可比性的液滴指纹图,证明传感信号处理电路可以满足液滴分析仪的具体要求.     

光纤、电容液滴传感器的设计研究

光纤、电容液滴分析技术是利用光纤和电容测试技术制成特殊的液滴传感器，获取经过液滴的光强信号随液滴生长变化的规律以及有关液滴体积的信息。文中将具体介绍光纤、电容液滴传感器的工作原理、电容液滴传感器的数学模型和液滴滴头的结构设计，同时给出由传感器获取的与液滴生长过程相关的光纤信号和液滴体积信号。     

液滴指纹图的归一化处理和特征提取

液滴指纹图被认为是反映液体特性的综合数据库 ,介绍了对液滴指纹图进行归一化处理的方法和步骤 ,以及通过建立特征函数计算被测液体的指纹图相对于参照液体指纹图的相关系数 ,从而提取液滴指纹图的特征值的方法。文中给出部分实验曲线及数据结果。     

光电式多波长传感器在液滴分析技术中的应用

光电式多波长传感器（Photoelectric Multiple-wavelength Sensor，PMWS）是一种新型传感器。将PMWS运用于液滴分析技术中构成多波长液滴分析仪，可获得有关液滴体积及基于不同波长的光信号随液滴生长变化的信息，从而得到包含被测液体特性信息的液滴指纹图。利用该传感器，还可采用CCD摄像装置实时获取液滴的轮廓信息，而多波长光源的运用又可以更深入地了解液体的光学特性。     

基于液滴分析技术的浊度定量检测研究

为了快速、准确地检测出水质指标,将光纤、电容液滴分析技术作为检测手段,定量检测溶液浊度。通过光纤、电容液滴传感器获取溶液生成液滴过程中基于液滴体积液的"液滴指纹图"。根据指纹图特征,确定了浊度的测量范围,选取光纤信号最大峰值作为分析对象,建立其与浊度的拟合方程,实现了0～200 NTU浊液的快速检测,这种测量方法最大相对误差为3. 9%,具有较高的准确性。     

光纤、电容液滴分析仪(二):系统设计

详细介绍了光纤、电容液滴分析仪(FCDA：Fiber—Capacitive Drop Analyzer)的系统设计方案和各组成部分的具体实现方法，包括液滴传感器的设计、微量供液系统的设计、信号处理电路的设计和仪器研究平台的开发。     

液滴分析仪的机械结构设计

本文在原有液滴分析技术理论的基础上重新设计了一种电容传感器机械结构。为了精确定位光纤插入深度,设计了梯度为0.1mm标准的垫片调节机构,通过垫片控制光纤探头插入深度,找出特征最强的位置,使得液滴实验得以再现最佳状态。实验证明采用1.8mm的垫片限制光纤深度得到了最优的液滴指纹图。     

电容液滴传感器

电容液滴传感器是利用液滴头和环形极板组成的特殊电容传感器，将液滴体积的变化转化成电容量的变化，从而间接测量液滴的体积。文中具体介绍了电容液滴传感器的工作原理，同时给出随液滴生长过程液滴体积的变化规律，并用图像处理的方法对液滴体积进行计算，得到基于频率的液滴体积变化曲线。     

基于BP神经网络的液滴图像识别方法

通过CCD监测白酒和掺入50％水的白酒两种不同液体液滴的生长过程,针对最大的液滴提取特征参数,利用主成分分析技术对特征参数进行优化,确定了5项有效的特征参数。最后采用BP神经网络识别不同的液滴。结果表明：不同液体液滴的轮廓特征参数是有区别的。因此,结合模式识别的图像液滴分析技术可以应用于分析和鉴别液体。     

新型液滴式雨量检测与计量装置实现

介绍一种利用液滴检测技术进行雨量计量的新型装置。使液滴垂直下落经过两个位置传感器和一个平板电容侍感器，在硬件上将传感器与MAX038和单片机结合，通过测频法获得液滴的体积、滴速、流量等多参数信息。     

液滴撞击多孔表面动力学特性研究进展

液滴与多孔表面碰撞时，多孔表面的孔隙所引起的毛细力作用将对液滴的动力学行为产生一定的影响。研究液滴撞击多孔表面后的铺展、渗透、蒸发、传热等问题对调控多孔表面液滴的铺展以满足不同领域的应用需求具有重要的意义。总结归纳了液滴撞击多孔表面的理论、数值和实验方面的研究方法，对液滴撞击速度、液滴直径、孔隙率、孔径、韦伯数、黏度和表面张力等主要因素对液滴撞击动力学特性的影响规律进行综述，提出液滴在多孔表面的研究可从更加符合液滴撞击多孔介质的理论模型建立，新型多孔介质内部液滴特性及热物理参数测试技术等方面进行。     

液滴图像处理与特征提取

液体的物理化学性质直接影响到其液滴生长的变化,采用自主搭建的液滴图像检测系统监测液滴生长过程中的轮廓变化情况,并对液滴图像进行预处理和特征提取。用主成分分析(PCA)法对提取的面积、周长、液滴长度、宽度、矩形度、伸长度和圆形度等液滴轮廓特征参数进行了分析,得到了液滴长度、宽度、周长和面积四个有效特征参数。结果表明该方法用于液体分析和鉴别是可行性的。     

微流控芯片中液滴被动式融合的流道设计

液滴是近年来在微流控芯片上发展起来的一种全新的操纵微小体积液体的技术.液滴的融合方式分为主动式和被动式两种,主动式融合主要是通过在局部施加电场进行的电融合,而被动式融合则是通过对流道的形状局部修改,利用两个液滴的速度差和由于挤压形变后产生的应力促使液滴完全融合.文中设计了一种用于融合液滴的扩张通道,给出流体控制方程,从雷诺数、空间受限效应、主流流体的流场变化和液滴体积4个方面探讨对液滴有效融合的影响.     

单液滴冲击多孔介质过程的数值模拟与试验

三维打印过程中,粘结剂的性能及动态行为对打印过程的质量有重要影响。本文中分析了单液滴对多孔介质的冲击、扩展、渗透动态过程,建立了液滴动态变化的数学模型。为了准确描述液滴流动的动态效果,采用VOF(Volume of fluid)模型来跟踪液滴形状,采用PISO(Pressure implicit split operator)算法计算压力速度耦合。分析了液滴特性、冲击速度和多孔介质孔隙率对液滴扩展特性的影响。试验结果表明,提出的模型可以进行良好的预测,同时发现液滴最大扩展半径随液滴初始速度的增加而增加,随粘度的增加而减小;孔隙率越小,液滴在多孔介质外部的扩展明显,扩展半径变大,渗透厚度变小。     

液滴撞击壁面气泡的产生及运动研究

液滴撞击壁面时,液滴与壁面间产生的气泡及其变化对液滴在壁面上的后续运动具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,通过气液两相流动与固壁相互作用的耦合求解,对液滴撞击壁面时气泡的产生及运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较大时,液滴与壁面间气体的压力远大于液滴内压力以及接触线附近区域液体和气体具有不同的速度分布特性是撞击壁面时液滴内产生气泡及气泡运动变化的主要原因;液滴与壁面间形成的气体层宽度将经历先增大后减小,并最终在液滴中心形成一个气泡的变化历程。液滴撞击速度小于一定值时,气泡最终半径与撞击速度呈近似线性关系,撞击速度对气泡最终半径影响较大;撞击速度超过一定值后,气体层最大宽度与撞击速度呈近似线性关系,但气泡最终半径基本不再受撞击速度的影响。     

液滴半径与其侧向散射光通量关系的实验

为开发基于侧向散射光通量的喷雾液滴直径全场测量方法.搭建了均匀液滴射流发生器和侧向散射光通量测试装置.基于微粒几何散射理论,利用均匀液滴射流发生器实验研究了液滴半径与其侧向散射光通量之间的关系.在不同的侧向散射角下,用数字相机测量了水和0#柴油的单粒径液滴射流在不同粒径下的侧向散射光通量,并分析了它们之间的关系.实验结果表明:液滴半径与其侧向散射光通量之间存在明显的二次函数关系,拟合的相关系数大于0.98;侧向散射角的大小以及液体的种类均不会改变两者之间的二次函数关系,仅影响该关系式系数的大小.结果为基于侧向散射光通量实现喷雾雾滴直径的全场测量提供了重要依据.     

气动膜片式微滴喷射装置理论分析与实验研究

微滴喷射是通过产生微米级的液滴实现流体按需精确喷射沉积成形的技术。气动膜片式微滴按需喷射装置的原理是以膜片为驱动部件,以压缩气体脉冲为驱动源,通过膜片的弹性变形实现液体腔的体积变化从而产生微液滴。通过建立驱动气压与液体腔内工作压力的关系,分析腔体内液体的流动状态,从而建立气动膜片式喷射系统的数学模型,以此作为优化装置结构和控制参数的依据。此外,利用该装置完成了黏性液体的可控喷射。研究结果为喷射制造的实际应用提供了理论与实验依据。     

梯度辟水涂层表面上的流动分析

基于对荷叶表面辟水性能的仿生，首次提出了表面张力梯度的新型表面设计，并分析了液滴在这种梯度表面上的运动过程，得到了液滴运动速度与位移随时间的变化规律。研究结果表明：在表面张力各向同性表面的流动速度为零，而液滴在梯度表面上的运动速度在0．2s的时间内就可达到20m／s以上，液滴的运动特性与在各向同性表面显著不同；通过涂层材料设计可获得表面张力梯度涂层，这种涂层在防雨衣、鱼雷与汽车挡风玻璃等产品中有重要应用价值。     

声表面波微流控液滴生成技术研究进展

微液滴是一种十分优秀的微反应器,在化学合成、生物检测及细胞研究等领域应用广泛。近年来,声表面波微流控技术发展迅速,在微液滴制备中具有重要应用前景。首先简单回顾了微液滴和声表面波微流控的研究发展历程,然后重点介绍了声表面波微流控液滴生成的工作原理、器件结构、液滴生成过程及工艺参数等;同时介绍了声表面波微流控核壳微液滴的可控生成机理及其制造过程。最后总结并展望了该技术在生化检测、生物3D打印等领域的应用前景。     

新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究

本文主要论述了新设计喷嘴内部碰撞机制下的雾化特性。雾化液滴尺寸通过马尔文法进行测量,结果显示,当GLR(气液比)取0.14时,SMD(索特平均直径)均在10μm以下。在液体和气体压强分别为2.5 bar和3.5 bar范围内,最小液滴尺寸可以降低到4μm。此外,这项实验表明,在低气压条件下使用这种特殊的喷嘴,可以得到超细雾化液相,而使用传统设计方法的喷嘴,这些效果无法轻易实现。结果还显示,雾化特性可以通过增加内部碰撞角度来提高。