[发明专利]一种测量固-液混合过程固体扩散速率和溶解速率的方法

权利要求书

1.一种测量固-液混合过程固体扩散速率和溶解速率的方法，其特征在于，包括如下步骤

S1、搭建实验台：在透明容器中加入带混合的固-液两相，通过搅拌装置对所述固-液两相进行搅拌混合，并采集所述透明容器中所述固-液两相混合过程中的视频图像；

S2、对所述固-液两相混合过程中的视频图像进行处理，得到二值化图像序列；

S3、基于二值化图像序列，计算分形维数时间序列，并基于所述分形维数时间序列求解固体在液体中的溶解速率；

S4、对步骤S2中的二值化图像序列进行P值求取，所述P值为每张二值图像连续腐蚀若干次所求得的分形维数的斜率的绝对值，利用logistics回归对所述P值进行拟合，获取扩散范围最大的时刻，基于扩散范围最大的时刻获取固体扩散速率；

所述步骤S1中，所述实验台包括透明容器(6)，所述透明容器(6)内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌桨轴(2)、若干个搅拌桨叶片(3)，所述搅拌桨叶片(3)设于所述搅拌桨轴(2)的底部，所述透明容器(6)内装有固-液两相待混合物(4)，所述搅拌桨叶片(3)在所述搅拌桨轴(2)的带动下对所述透明容器(6)中的固-液两相待混合物(4)进行搅拌混合；所述透明容器(6)一侧设有图像采集装置(5)，用于采集所述透明容器(6)中的固-液两相待混合物(4)混合过程中的视频图像；

所述透明容器(6)的另一侧还设有遮光板(1)，所述遮光板(1)与所述图像采集装置(5)对应设置，用于在视频图像采集过程中进行遮光；

所述图像采集装置(5)包括但不限于高速摄像机、电容层析成像仪ECT；

所述步骤S3中，求解固体在液体中的溶解速率的方法具体包括：

计算所述二值化图像序列中每一张二值化图像的分形维数D，得到分形维数时间序列，基于所述分形维数时间序列求解固体在液体中的溶解速率，如下式所示：

S＝D₁+D₂+…+D_n

R＝S/t

式中，S为所述二值化图像序列中各二值化图像的分形维数之和，D_n为所述二值化图像序列中第n张二值化图像的分形维数，R为固体在液体中的溶解速率，n为图像序列的序数，t为固体在液体中溶解的时间。

2.根据权利要求1所述的测量固-液混合过程固体扩散速率和溶解速率的方法，其特征在于，所述步骤S2中，对所述固-液两相混合过程中的视频图像进行处理的方法包括：对所述视频图像进行图像分割，并对分割后得到的混合图像序列进行灰度及二值化处理，得到二值化图像序列。

3.根据权利要求2所述的测量固-液混合过程固体扩散速率和溶解速率的方法，其特征在于，对所述视频图像进行图像分割的过程中，以视频帧或预设时间间隔为单位对所述视频图像进行图像分割，得到混合图像序列。

4.根据权利要求1所述的测量固-液混合过程固体扩散速率和溶解速率的方法，其特征在于，所述步骤S4中，利用logistics回归对所述P值进行拟合，获取扩散范围最大的时刻的具体方法包括：对P值的时间序列在OXY直角坐标系中进行logistics拟合，得到拟合后的logistics曲线，所述logistics曲线的拐点随对应的时间点即为扩散范围最大的时刻。