Способ определения характеристик эмульсий Советский патент 1990 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам контроля жидких дисперсных сред, а именно эмульсий, и может быть использовано, например, при исследовании движения вязких жидкостей.

Цель изобретения - расширение информативности за счет дополнительного определения траекторий и скоростей перемещения дисперсных капель.

Способ определения характеристик эмульсий осуществляют следующим образом.

Приготавливают раствор фотохромно- го вещества, смешивают приготовленную фотохромную жидкость с несущей нефо- тохромной жидкостью (или с дисперсной нефотохромной жидкостью).

На исследуемую эмульсию с растворенным в ней фотОхромным веществом воздействуют импульсом монохроматического излучения, например лучом импульсного лазера, причем длину волны этого зондирующего светового излучения выбирают соответствующей спектральному интервалу возбуходения фото- химическо реакции данного фотохромСП

vj

оо сп

ас оо

ного вещества. В результате фотохимической реакции дисперсные элементы эмульсии, через которые прошел лазерный луч, приобретают окраску, цвет которой определяется используемым фб- тохромным веществом. Образованные цветовые метки имеют длины, равные размерам капель (если в качестве несущей среды фотохромная жидкость, то в тех местах, где находятся капли, существуют пробелы, равные размерам капель между цветовыми метками).

Длительность сохранения окрашенности дисперсных элементов среды так- же зависит от использованного фото- хромного вещества. При этом выбираются такие фотохромные вещества, длительность жизни окраски которых превосходит характерные длительности гидродинамических процессов в исследуемой среде. Длительность окрашенности может быть обеспечена, например, в пределах нескольких минут.

Исследуемую эмульсию с созданными цветовыми метками освещают равномерным потоком видимого света и осуществляют многократную фоторегистрацию сформированных изображений цветовых меток.

Локальные значения концентрации той или иной дисперсной фазы могут быть найдены из отношения объема окрашенных меток к объему эмульсии, подвергшемуся воздействию зондирующего луча. Измерения концентрации дисперсных фаз осуществляют с помощью анализа фотоизображений, зарегистрированных непосредственно после завершения действия зондирующего светового импульса, так как последующее перемещение эмульсии со цветовыми метками привело бы к ошибкам в определении концентрации дисперсных фаз.

Фракционный состав капель определяется путем иодсчет-а числа меток заданной длины. Скорости движения капель (или несущей фазы ) определяются по перемещению изображений цветовых меток. Измеряя перемещение изображени

Q

j 0

5

30

35

40

45

меток на двух соседних кадрах и время между кадрами, находят отношение смещения изображения меток вдоль их оси X к интервалу времени между кадрами и определяют компоненту скорости вдоль этой оси, аналогично определяют компоненту скорости вдоль оси У. По движению цветовых меток определяют структуру потока, размеры застойных зон и зон с повышенными сдвиговыми напряжениями и выявляют влияние этих зон на формирование фракционного состава капель и профиль концентраций. Через 1-2 мин происходит обесцвечивание меток, эмульсия становится однородной по цвету и лазерным лучом можно воздействовать на эмульсию уже в другом сечении.

Формула изоб р е тения

Способ определения характеристик эмульсий, включающий зондирование исследуемой дисперсной среды пучком монохроматического светового излучения, фоторегистрацию, изображения дисперсных элементов исследуемой среды, анализ этих изображений и определение концентрации и фракционного состава дисперсных элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности за счет дополнительного определения траекторий и скоростей перемещения дисперсных капель, в одной из фаз эмульсии растворяют фотохромное вещество, в качестве зондирующего излучения используют импульсное излучение на длине волны возбуждения фотохимической реакции растворенного фотохромного вещества, при этом исследуемую среду дополнительно освещают равномерным потоком видимого света, а фоторегистрацию выполняют многократно после завершения зондирующего светового импульса и по величинам последовательных смещений координат изображений дисперсных капель определяют их траектории и скорости перемещения в исследуемой среде.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим методам контроля жидких дисперсных сред, в частности эмульсий, и может найти применение, например, при исследовании движения вязких жидкостей. Целью изобретения является расширение информативности за счет дополнительного определения траекторий и скоростей перемещения дисперсных капель. В одной из фаз исследуют эмульсии, растворяют фотохромное вещество. Эмульсию зондируют монохроматическим световым импульсом на длине волны возбудения фотохимической реакции растворенного фотохромного вещества. В результате этого светового воздействия капли эмульсии, содержащие фотохромное вещество, окрашиваются и становятся видимыми в потоке равномерного видимого освещения. Многократная фоторегистрация изображений окрашенных капель позволяет по смещению координат изображений определить скорость и траектории дискретных капель в исследуемой среде.