[发明专利]一种两液滴静动态融合观测系统及方法

权利要求书

1.一种两液滴静动态融合观测系统，其特征在于：包括上通孔球、下通孔球和高速摄像图像采集系统；所述的下通孔球固定在减震刚性台上；所述的上通孔球通过三自由度丝杠系统布置在下通孔球上方；所述的三自由度丝杠系统安装在减震试验台上；所述的上通孔球的通孔上端通过输液管与第一移液器连接；所述的下通孔球的通孔下端通过输液管与第二移液器连接；所述的高速摄像图像采集系统包括高速摄像机和放大相机；所述的高速摄像机安装在可调高度的防震相机支架上，视野范围对准上通孔球和下通孔球，用于记录两液滴形成、接近、融合的完整过程；所述的放大相机安装在相机支架上，视野界面准心位于上通孔球和下通孔球的间隙中点，用于两球对心；所述的放大相机的视野方向与高速摄像机的视野方向垂直。

2.根据权利要求1所述的一种两液滴静动态融合观测系统，其特征在于：所述的减震刚性台包括底层减震平台和顶层减震平台，底层减震平台与顶层减震平台之间通过减震支撑柱连接；所述的顶层减震平台上开设有与下通孔球连通的通孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种两液滴静动态融合观测系统，其特征在于：所述的三自由度丝杠系统由三组丝杠装置组成；所述的丝杠装置包括底座，在底座顶面左右两端设有支撑板，在两块支撑板之间安装有丝杠，在丝杠上安装有丝杠位移滑块；第一组丝杠装置布置在底层；第二组丝杠装置垂直布置在第一组丝杠装置的上方，第二组丝杠装置的底座与第一组丝杠装置的丝杠位移滑块连接；第一组丝杠装置与第二组丝杠装置的丝杠位移滑块在水平方向上两个自由度运动；第三组丝杠装置的丝杠位移滑块在竖直方向上运动，第三组丝杠装置的底座与第二组丝杠装置的丝杠位移滑块连接。

4.根据权利要求3所述的一种两液滴静动态融合观测系统，其特征在于：所述的上通孔球通过伸长板与第三组丝杠装置的丝杠位移滑块连接，上通孔球固定在伸长板的自由端，伸长板的另一端固定在第三组丝杠装置的丝杠位移滑块上。

5.根据权利要求4所述的一种两液滴静动态融合观测系统，其特征在于：还包括三自由度位移控制系统；所述的三自由度位移控制系统包括电动机、手动位移调节转轮和位移控制箱；所述的电动机设置在第三组丝杠装置上，用于自动控制上通孔球在垂向自由度的位移；所述的位移控制箱与电动机连接；所述的手动位移调节转轮安装在第一组丝杠装置与第二组丝杠装置上，用于手动调节上通孔球在水平方向上两个自由度的位移。

6.一种两液滴静动态融合观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：搭建两液滴静动态融合观测系统；

所述的两液滴静动态融合观测系统包括上通孔球、下通孔球和高速摄像图像采集系统和三自由度位移控制系统；所述的下通孔球固定在减震刚性台上；所述的上通孔球通过三自由度丝杠系统布置在下通孔球上方；所述的三自由度丝杠系统安装在减震试验台上；所述的上通孔球的通孔上端通过输液管与第一移液器连接；所述的下通孔球的通孔下端通过输液管与第二移液器连接；所述的高速摄像图像采集系统包括高速摄像机和放大相机；所述的高速摄像机安装在可调高度的防震相机支架上，视野范围对准上通孔球和下通孔球，用于记录两液滴形成、接近、融合的完整过程；所述的放大相机安装在相机支架上，视野界面准心位于上通孔球和下通孔球的间隙中点，用于两球对心；所述的放大相机的视野方向与高速摄像机的视野方向垂直；所述的三自由度位移控制系统包括电动机、手动位移调节转轮和位移控制箱；所述的上通孔球在垂向自由度的位移由电动机自动控制；所述的位移控制箱与电动机连接；所述的上通孔球在水平方向上两个自由度的位移由手动位移调节转轮手动调节；

步骤2：通过三自由度位移控制系统调节上通孔球的位置，观察放大相机和高速摄像机的显示界面，使上通孔球与下通孔球对心；

步骤3：将位移控制箱设置为步进模式，设置步进距离，执行步骤4至步骤6进行液滴的静态融合；将位移控制箱设置为连续运动模式，输入移动速度，执行步骤4至步骤6进行液滴的动态融合；

步骤4：通过位移控制箱控制电动机使上通孔球与下通孔球拉开一定距离，且保持上通孔球始终处于高速摄像机的视野范围中；通过第一移液器向上通孔球注射过量液体，擦除多余液体后利用第一移液器定量移液形成所需体积的上液滴；通过第二移液器向下通孔球注射过量液体，擦除多余液体后利用第二移液器定量移液形成所需体积的下液滴；

步骤5：通过位移控制箱控制电动机使上通孔球接近下通孔球，使上液滴与下液滴逐渐接触融合直至间距为零，利用高速摄像机拍摄两液滴融合的整个过程；

步骤6：利用图像记录处理器对高速摄像机记录的视频照片进行图像处理，得到液滴融合过程的特征参数。