[发明专利]液滴蒸发速率的测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及液滴的蒸发速率的测量，特别涉及一种液滴蒸发速率的测量系统及其测量方法。

背景技术

现有测量方法有：

1、计算液滴直径的图像法

将液滴的图像近似为一个圆，获得圆的直径，由直径和液滴的比重得到液滴的质量。根据两幅图像的质量差和时间间隔求取液滴的蒸发速率。

但是，该方法测量结果偏差较大，因为液滴的形状距离理想的圆偏差较大，因此其测量结果与实际蒸发速率偏差较大，并且要进行大量的图像处理工作，不能实现对液滴体积的实时控制。

2、仪器测量法

使用激光共焦位移计测量液滴蒸发速率，其原理是测量液滴顶点的变化。随着时间的推移，液滴的高度不断降低，激光共焦位移计可以测量到纳米级的变化，如此便可获得液滴的蒸发速率。

但是，该方法只能够测量某一点的蒸发速率，不能够得到整个液滴的蒸发速率。

发明内容

本发明的目的是解决现有的测量方法的上述不足，从而提供一种液滴蒸发速率的测量系统及其测量方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种液滴蒸发速率的测量系统，该系统可实时计算出某一时刻液滴的蒸发速率，包括：图像采集模块、图像处理模块和蒸发速率计算模块；

如图1和图2所示，所述的图像采集模块包括：CCD摄像头，用于对液滴监控摄像，并将捕捉到的PAL制式模拟视频流传送到图像采集卡；所述的图像采集卡用于对PAL制式模拟视频流进行解码、同步分离之后，将分离得到的数字液滴图像信号传送至图像处理模块；

所述的图像处理模块，用于对每隔Δt时间间隔的单帧图像的数字液滴图像信号进行分析处理，得到t时刻液滴图像的轮廓线，并传送至蒸发速率计算模块；

所述的蒸发速率计算模块，用于根据从图像处理模块获得液滴轮廓线计算出t时刻液滴的表面积和体积，并再根据经过Δt时间之后液滴表面积和体积的变化，最终由时间间隔计算得到液滴单位面积单位时间内的蒸发速率。

所述的图像处理模块采用轮廓拟合得到的t时刻液滴轮廓，得到以象素为单位的液滴高度H和每一行的象素个数，即横截面直径D_i，i＝1，2...N，N是行数；根据数值积分的方法，

叠加圆台的侧面积C_i得到液滴的表面积S：

S=Σi=1NCl=πliΣi=1N(ri+ri+1)=12πliΣlN(Di+Di+1)---(5)]]>

其中，r_i是第i行圆台的半径，ΔH是一个象素的高度，ΔH＝1，π是圆周率；

叠加横截面积At得到液滴的体积V：