Способ измерения размера капель масла

Изобретение относится к области анализа материалов с помощью оптических средств и вычислительных машин, комбинированных с другими машинами, предполагающих компьютерную обработку результатов. Способ осуществляют путем отбора проб аэрозоля на фиксирующие индикаторные подложки, регистрации частиц аэрозоля с последующей статистической обработкой результатов с использованием компьютеризированной системы обработки видеоизображений. При этом поток капель распыляемого масла осаждают на поверхностно-активное вещество (ПАВ), помещенное в плоскую кювету типа чашки Петри, а в качестве ПАВ используют моющее средство, состоящее на 5-15% из анионных ПАВ. Достигается упрощение процесса и увеличение точности измерения размеров отдельных частиц. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области анализа материалов с помощью оптических средств и вычислительных машин, комбинированных с другими машинами, предполагающих компьютерную обработку результатов.

Известен способ капиллярной дефектоскопии (Авт.св. СССР № 1350569 G01N 21/91, опубликовано 1987 г.), заключающийся в том, что на контролируемую поверхность наносят пенетрант, выдерживают, затем удаляют очищающей жидкостью парафиновых углеводородов состава. С922, высушивают, наносят проявитель и после выдержки осматривают поверхность в обычном или ультрафиолетовом свете.

Известен способ определения элементного состава капельных жидкостей (патент РФ № 2655629, G01N 21/67, опубликовано 29.05.2018), включающий возбуждение плазменного разряда, доставку в зону разряда частиц анализируемой жидкости, регистрацию и обработку спектров излучения анализируемой жидкости, возбуждение плазменного разряда проводят при атмосферном давлении, основными носителями заряда в плазме являются электроны, генерируемые катодом плазменной горелки или каким-либо другим источником заряженных элементарных частиц.

Известен способ определения размера капель в аэрозоле (патент РФ № 2569926 G01N 15/02, опубликовано 10.12. 2015 г.). Измеряется размер реальной капли, движущиеся в потоке воздуха. При этом происходит распыление жидкости в воздушной среде, а поток аэрозоля направляется в фокальную плоскость объектива микроскопа, подсвеченную излучением лазера, подсвеченные лазером капли, регистрируются видеосистемой микроскопа в виде отдельных треков, где ширина трека - суть размер капли, а его длина пропорциональна длительности экспозиции и скорости движения капли. Размер капель оценивается по ширине треков с учетом изображения мерной линейки, сделанном при том же увеличении, что и фото треков капель аэрозоля. Капли подсвеченные лазером на видеоизображении дают треки, ширина которых равна диаметру капель, а длина - пропорциональна времени экспозиции.

Ближайшим аналогом является способ экспрессного определения дисперсного состава аэрозоля / Патент РФ № 2287805 G01N 21/91, опубликовано 20.11.2006 г./. В способе устанавливают зависимость веса и диаметра частиц аэрозоля от диаметра отпечатков этих частиц на подложке, сканируют фиксирующую индикаторную подложку с нанесенными частицами аэрозоля для получения контрастного изображения и используют компьютеризированную систему обработки видеоизображений фиксирующих индикаторных подложек с нанесенными частицами аэрозоля. Для регистрации видеоизображений применяют цифровые фотоаппараты или сканеры с переменным дискретным разрешением, что позволяет расширить диапазон определяемых размеров частиц аэрозоля.

Недостатком известных способов является необходимость учета расплывания капель на подложке и сложность учета влияния физико-химических свойств жидкости, смачивающей подложка, на результаты измерения отпечатков капель аэрозоля.

Задачей предполагаемого изобретения является создание способа, позволяющего избавиться от твердых подложек, позволяющее сделать качественные фотографии капель под микроскопом, оценить размеры капель и построить их распределение.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения размера капель масла в аэрозоле путем отбора проб аэрозоля на фиксирующие индикаторные подложки, регистрации частиц аэрозоля с последующей статистической обработкой результатов с использованием компьютеризированной системы обработки видеоизображений, согласно изобретению, поток капель распыляемого масла осаждают на поверхностно-активное вещество (ПАВ), помещенное в плоскую кювету типа чашки Петри, а в качестве ПАВ используют моющее средство, состоящее на 5-15% из анионных ПАВ.

Способ осуществляется следующим образом:

Способ осуществляется с помощью устройства, показанного на Фиг.1., где масло - 1, распыляемое с помощью ультразвукового распылителя - 2, в плоскую кювету типа чашки Петри с ПАВ - 3.

В качестве ПАВ используется моющее средство, состоящее на 5-15% из анионных ПАВ (Торговая марка Pril).

ПАВ наливается в чашку Петри слоем в 8-10 мм, отстаивается в течение небольшого промежутка времени для удаления больших пузырьков воздуха, мелкие пузырьки воздуха удаляются механически с помощью шприца. Затем чашку Петри с ПАВ помещают под струей распыляемого масла, на расстояние 20-30 мм. По истечению 10-15 секунд чашку Петри убирают из-под струи, помещают под микроскоп и проводят фотосъемку областей с каплями масла.

Чашки под распылителем устанавливают под потоком распыляемого масла на разном расстоянии от распыляющей иглы, при этом размер капель не зависит от удаления чашки от распылителя.

Цена деления микроскопа 10 мкм. Толщина стенки капли на фотографии может составлять до 10 мкм для крупных капель; оценка размера (диаметра) проводилась по внешнему диаметру капли.

Капля масла, попадая на поверхность концентрированного ПАВ «запирается» полярными группами ПАВ сохраняя сферическую форму. Использование густого моющего средства с долей 5-15% анионного ПАВ позволяет стабилизировать капли масла и проводить оценку их размера, густотой моющего средства устраняется эффект механического сливания капель, а за счет воздействия полярных групп ПАВ, капли масла удерживаются в сферической форме продолжительное время.

Пример получаемых фотографий капель масла представлен на Фиг. 2.

а) фотография капель масла и пузырька воздуха в ПАВ под микроскопом;

б) фотография, сделанная при распылении в приближенной к распылителю области;

в) фотография, сделанная при распылении на максимальном удалении от распылителя.

В предварительном эксперименте было проведено 5 измерений по 10 фотографиям, каждое измерение на двух различных частотах - 21 130 Гц и 30 170 Гц для масла МС8П. Жидкость поступала в распылитель со скоростью 113 мкл/мин, расход транспортирующего газа (воздух) - 0.2 л/мин.

Оценен средний размер (диаметр) капель, который составил 14.48 мкм и 23.44 мкм для частот 30 170 Гц и 21 130 Гц, соответственно. Максимальные размеры капель составили 40 мкм и 50 мкм, соответственно.

Полученные распределения капель представлены на Фиг. 3,

где:

а) - распределение капель по размеру при распылении МС8П на частоте 20, 130 кГц,

б) - на частоте 30, 170 кГц.

в) фотография, сделанная при распылении на максимальном удалении от распылителя.

Для автоматизированного измерения размеров капель масла по фотографиям с ПАВ, полученных с помощью микроскопа, разработана версия программного обеспечения.

Алгоритм измерения заключается в переводе исходного цветного изображения в черно-белый формат согласно заданной границе. Далее попиксельно сравниваются все участки изображения, которые могут содержать капли с заранее заданным изображением капли. В зависимости от количества совпавших пикселей, отмечается присутствие или отсутствие в участке капли. Найденные капли отмечаются цветными квадратами.

Программа работает с исходными изображениями в форматах BMP, JPG, PNG.

Программой производится первичная обработка изображения с целью выделения участка, содержащего капли. Результат представлен на Фиг. 4а. Далее при помощи фильтров Собеля и Гаусса определяются контуры капель Фиг. 4б, которые затем заполняются цветом Фиг. 4в. Затем проводится обсчет площадей морфологически замкнутых областей цвета. Эти площади пропорциональны размеру капель. Коэффициент пропорциональности задается вручную заранее. При его расчете используются размеры шкалы микроскопа на исходном изображении в пикселях.

Весь алгоритм применяется для указанного пользователем набора изображений. По результатам анализа для каждого изображения записывается выходное изображение с промежуточными этапами анализа, а также для всего набора изображений выводится средний размер и гистограмма размеров (радиусов) капель в мкм.

Таким образом достигается технический результат, который заключается в упрощение процесса и увеличение точности измерения размеров отдельных частиц.

Способ определения размера капель масла в аэрозоле путем отбора проб аэрозоля на фиксирующие индикаторные подложки, регистрации частиц аэрозоля с последующей статистической обработкой результатов с использованием компьютеризированной системы обработки видеоизображений, отличающийся тем, что поток капель распыляемого масла осаждают на поверхностно-активное вещество (ПАВ), помещенное в плоскую кювету типа чашки Петри, а в качестве ПАВ используют моющее средство, состоящее на 5-15% из анионных ПАВ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии производства нитратов целлюлозы (НЦ), а именно к оценке качества промышленного измельчения пироксилинов на различных измельчительных аппаратах.

Изобретение относится к экологии, а именно к способу количественного определения угольной пыли в производственной и окружающей среде в присутствии других видов пыли методом гравиметрии.

Изобретение относится к области аналитической химии и касается способа определения суммарного содержания ионов металлов (Fe, Cd, Co, Zn, Pb, Ni, Cu, Mn). Способ включает приготовление раствора суммы металлов (Fe, Cd, Co, Zn, Pb, Ni, Cu, Mn) с равным содержанием всех металлов, извлечение металлов мембраной с иммобилизованным реагентом, последующее ее отделение от раствора, измерение аналитического сигнала и оценку содержания суммы металлов.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.

Изобретение относится к анализу водных растворов и может использоваться для проведения экспресс-анализов проб природных и промышленных сточных вод в отрыве от лабораторной базы.

Изобретение относится к химии органических соединений, их идентификации и контролю качества, а именно к области органического элементного анализа. .

Изобретение относится к области индикации и экспересс-анализа в воздухе веществ различной природы, в том числе отравляющих веществ, аварийно химически опасных веществ, сильно действующих ядовитых веществ и др.

Изобретение относится к аналитической химии и позволяет определять содержание йодид-ионов в различных объектах, например в водах (питьевых, поверхностных, артезианских, расфасованных минеральных и др.), в пищевых продуктах, продовольственном сырье и т.д.

Изобретение относится к аналитической химии применительно к определению содержания фосфора в соединениях актинидных, редких и рассеянных элементов. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для определения на работающем трансформаторе пробойного напряжения трансформаторного масла с добавками воды в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для определения на работающем трансформаторе пробойного напряжения трансформаторного масла с добавками воды в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к области контроля технологических процессов и касается ИК-спектроскопического способа контроля качества прекурсоров для ориентационного вытягивания пленочных нитей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Изобретение относится к области контроля технологических процессов и касается ИК-спектроскопического способа контроля качества прекурсоров для ориентационного вытягивания пленочных нитей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Изобретение относится к области изучения качества распыления водных растворов и может быть использовано при оценке работы сельскохозяйственных опрыскивателей. Способ определения размеров капель включает распыление раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность коллектора, помещенного в чашку Петри, над залитым в нее раствором соли, используемой для распыления, конденсационное восстановление капель и определение их размера микроскопированием, распыление производят насыщенным раствором водорастворимой соли с высокой гигроскопичностью, а чашку Петри заполняют ненасыщенным раствором такой же соли, после чего производят микроскопирование капель с прерывистым фотографированием их цифровой камерой с передачей изображения на монитор компьютера, с помощью считывающей программы устанавливают момент прекращения конденсационного роста капель, фиксируют их размер и рассчитывают первоначальный диаметр распыляемых капель по формуле где Di - диаметр капли в момент ее образования; Dn - диаметр капли, наблюдаемый в микроскоп; Cn - концентрация распыляемого раствора; Ci - концентрация раствора в чашке Петри.

Изобретение относится к области изучения качества распыления водных растворов и может быть использовано при оценке работы сельскохозяйственных опрыскивателей. Способ определения размеров капель включает распыление раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность коллектора, помещенного в чашку Петри, над залитым в нее раствором соли, используемой для распыления, конденсационное восстановление капель и определение их размера микроскопированием, распыление производят насыщенным раствором водорастворимой соли с высокой гигроскопичностью, а чашку Петри заполняют ненасыщенным раствором такой же соли, после чего производят микроскопирование капель с прерывистым фотографированием их цифровой камерой с передачей изображения на монитор компьютера, с помощью считывающей программы устанавливают момент прекращения конденсационного роста капель, фиксируют их размер и рассчитывают первоначальный диаметр распыляемых капель по формуле где Di - диаметр капли в момент ее образования; Dn - диаметр капли, наблюдаемый в микроскоп; Cn - концентрация распыляемого раствора; Ci - концентрация раствора в чашке Петри.

Изобретение относится к средствам масс-анализа, предназначено для гравиметрического и химического анализа аэрозолей для обнаружения, идентификации и количественного определения химических соединений в лабораторных, производственных и полевых условиях и позволяет определять распределение по размерам, счетную и массовую концентрацию аэрозольных частиц в газовой и аэрозольной фазах аэродисперсных сред.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано при оценке огнетушащей способности порошковых составов, применяемых в огнетушителях. Способ определения распределения огнетушащего порошка в поперечном сечении нестационарного газового потока состоит из построения полей распределения различных фракций и совокупной массы порошка в прогнозируемой области пожара, при этом гранулометрический состав огнетушащего порошка в контрольных точках поперечного сечения нестационарного газового потока определяют путем отбора проб порошка непосредственно из газового потока с помощью вертикально ориентированного по отношению к оси газового потока координатного стола, оснащенного сборниками порошка, и последующего ситового анализа отобранных проб.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано при оценке огнетушащей способности порошковых составов, применяемых в огнетушителях. Способ определения распределения огнетушащего порошка в поперечном сечении нестационарного газового потока состоит из построения полей распределения различных фракций и совокупной массы порошка в прогнозируемой области пожара, при этом гранулометрический состав огнетушащего порошка в контрольных точках поперечного сечения нестационарного газового потока определяют путем отбора проб порошка непосредственно из газового потока с помощью вертикально ориентированного по отношению к оси газового потока координатного стола, оснащенного сборниками порошка, и последующего ситового анализа отобранных проб.

Изобретение относится к области определения размера частиц методом динамического светорассеяния в пробах образцов (вещества) каталитических систем синтеза Фишера-Тропша на основе дисперсий металлсодержащих наноразмерных частиц, взвешенных в углеводородной среде, и может быть использовано для контроля стабильности наноразмерных железосодержащих дисперсий.

Изобретение относится к области анализа материалов с помощью оптических средств и вычислительных машин, комбинированных с другими машинами, предполагающих компьютерную обработку результатов. Способ осуществляют путем отбора проб аэрозоля на фиксирующие индикаторные подложки, регистрации частиц аэрозоля с последующей статистической обработкой результатов с использованием компьютеризированной системы обработки видеоизображений. При этом поток капель распыляемого масла осаждают на поверхностно-активное вещество, помещенное в плоскую кювету типа чашки Петри, а в качестве ПАВ используют моющее средство, состоящее на 5-15 из анионных ПАВ. Достигается упрощение процесса и увеличение точности измерения размеров отдельных частиц. 4 ил.

Наверх