[发明专利]基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置，包括用于放置样品的升降平台、置于升降平台上方的红外热像仪、置于升降平台前方的高速摄像仪、接收红外热像仪和高速摄像仪测试数据的计算机、置于升降平台一侧的用于注射液体工质的注射器。本发明还公开了一种基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量方法。本发明可直接获得液滴在浸润多孔材料时液体的扩散过程及扩散区域形状，通过扩散区域形状进而评价多属材料浸润性能的均匀性优劣，有效地解决了吸液称重法中测量结果不全面的缺陷，尤其适合无色透明液体工质的扩散，为多孔材料浸润性的测试评价提供了可靠的手段。

技术领域

本发明涉及多孔材料浸润性能的测量领域，尤其涉及基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置及方法。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，由于其内部分布着大量的有规律排布或随机分布的孔洞，因而具有良好的吸附性能及渗透性能，被广泛用作过滤材料，传质材料等。在这些应用中，浸润性是多孔材料的关键性指标，其反映了气体或液体在多孔材料中流动扩散性能，因而多孔材料浸润性能的测量对其应用起着至关重要的指导作用。

目前，针对多孔材料浸润性能测量方法主要分为两种：滴液观察法和吸液称重法。滴液观察法一般是采用高速摄像仪对液滴在多孔材料中的扩散过程进行记录，进而获得液滴在多孔材料中的扩散区域面积，扩散速度等数据。但由于所使用的液体工质大多是无色液体，因而用肉眼通常难以精确判断液滴在多孔材料中的扩散区域边界，为了突显液体工质在多孔材料中的扩散区域边界，研究者尝试在液体工质内加入荧光染料等感光元素，而这些添加剂可能会改变液体工质的物理性质(如表面张力、粘度等)，由此导致的测量失真无法剔除，影响了测量结果的准确性。吸液称重法是将部分多孔材料放入装有液体工质的容器中，通过多孔材料自身的毛细压力使液体工质在其多孔结构中流动，然后测量实验前后其质量的变化量来衡量多孔材料浸润性能的好坏。此方法可以在一定程度上反映多孔介质材料的浸润性，但无法对其浸润均匀性作出定量的评价，因此不能较全面的反映多孔材料的浸润性能。陆龙生等人在发明专利《基于数字图像处理多孔金属材料浸润性能测试装置》中提出了一种采用数字图像处理方法来精确观测无色液体在多孔材料中的运动的方法，此方法较好的解决了采用液滴观察法测量多孔材料浸润性时遇到的无色液体扩散区域边界难以精确判断的问题。然而，目前用于测量多孔材料浸润性能的方法还是寥寥可数，在面对种类繁多的多孔材料，这些方法有时可能无法完全的适合某些材料，因此，有必要提出一种采用新颖的方法，在选用液滴观察法测量多孔材料浸润性时，能够准确判断液体工质在多孔材料中浸润时的扩散区域边界，为多孔材料浸润性能定量测量提供一些新的思路。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供了可准确识别液滴浸润区域边界、定量获得浸润区域大小以及液滴扩散速度的基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

基于红外图像处理的多孔材料浸润性能测量装置，包括用于放置样品的升降平台、置于升降平台上方的红外热像仪、置于升降平台前方的高速摄像仪、与红外热像仪和高速摄像仪数据传输线连接的计算机、置于升降平台一侧的用于注射液体工质的注射器；所述计算机内安装有用于处理红外图像的红外热像仪配套的数据处理软件Research IR。

进一步地，所述注射器通过活动支架设置在升降平台的一侧，所述活动支架能够沿着任意方向自由移动。

采用所述测量装置进行多孔材料浸润性能测量的方法，包括如下步骤：

(1)取待测试多孔材料样品置于升降平台并固定；

(2)调节红外热像仪使待测试样本在Research IR软件中呈现清晰的红外图像；

(3)移动活动支架，将注射器置于待测试样品上方，与样品的角度为30°～40°，其针尖距待测样品的距离大约为3-5mm；