液体微流量测量方法及设备与流程

本发明涉及流量测量领域，具体涉及一种液体微流量测量方法及设备。

背景技术：

1、随着半导体制造、医疗化工、生物工程等行业产品需求不断向精密化、微量化方向进展，低于1ml/h量级的流体微小流量测量日渐成为芯片化产品的基础条件，如微流控芯片、微量点胶、药物注射、胰岛素泵等等。然而，由于微小流量测量相关技术研究的滞后，严重制约了前沿基础科学、芯片制造等领域的研发进程。

2、目前，液体流量测量的方法可分为接触式与非接触式两大类，常见的接触式测量有浮子式、差压式、容积式、涡轮式等方法，但此类方法均难以测量微小流量(例如小于1ml/h)。非接触式测量方法有超声多普勒法，应用范围广，但由于微小流量下液体中散射光谱的强度非常弱，难以进行有效测量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种液体微流量测量方法，包括：

2、获取液滴出口处的图像；

3、沿纵向将所述图像中的液滴划分为多个微元；

4、根据各个所述微元的一侧边缘到液滴出口竖直中心线的距离以及所述微元的高度计算各个所述微元对应的圆盘的体积；

5、根据各个所述圆盘的体积计算所述液滴的体积；

6、根据一段时间的所述液滴的体积确定流量。

7、可选地，所述微元的高度等于所述图像的像素尺寸。

8、可选地，根据各个所述微元的一侧边缘到液滴出口竖直中心线的距离以及所述微元的高度计算各个所述微元对应的圆盘的体积，包括：

9、针对第i个所述微元，识别所述微元一侧边缘的横轴坐标以及所述微元的中心的横轴坐标

10、根据坐标坐标和所述微元的高度δx确定所述微元的一侧边缘到液滴出口竖直中心线的距离δyi；

11、根据距离δyi和高度δx计算第i个所述微元对应的圆盘的体积δvi。

12、可选地，利用如下方式计算体积δvi：

13、

14、可选地，利用如下方式计算所述液滴的体积v：

15、

16、其中i∈[0,p]，p表示所述微元的数量，δvi为第i个所述微元对应的圆盘的体积，为第i个所述微元一侧边缘的横轴坐标，为第i个所述微元的中心的横轴坐标，δx为所述微元的高度。

17、可选地，获取液滴出口处的图像，包括：

18、将图像采集装置液滴出口处的多帧图像依次存入第一队列中；

19、根据所述第一队列中相邻帧图像判断图像中的液滴面积筛选出有液滴挤出的图像存入第二队列中，删除第一队列中剩余的图像。

20、可选地，根据所述第一队列中相邻帧图像判断图像中的液滴面积筛选出有液滴挤出的图像，包括：

21、计算相邻帧图像中的液滴面积差其中fn、fn+1分别表示连续的前后两帧，si表示第fn+1帧图像中的液滴面积，s0表示第fn帧图像中的液滴面积；

22、判断液滴面积差δs是否大于0，当液滴面积差δs大于0时判定相应的两帧图像为有液滴挤出的图像。

23、相应地，本申请提供一种液体微流量测量设备，包括：处理器以及与所述处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器执行上述液体微流量测量方法。

24、本发明提供一种液体微流量测量系统，包括：

25、图像采集装置，用于从水平方向采集液滴出口处的图像；

26、计算设备，用于上述适用于液滴抖动的微流量测量方法。

27、根据本发明提供的液体微流量测量方法及设备，基于计算机视觉测量液体微流量，将液滴视为轴对称形状，通过对液滴出口处的图像进行识别，基于像素尺寸将图像中的液滴划分为多个微元，轴对称特性使得这些微元的中心位于同一直线上，对应的三维空间中的圆盘圆心位于同一直线上，微元的一侧边缘到液滴出口竖直中心线的距离即圆盘的半径，根据半径和高度即可得到各个圆盘的体积，进而得到整个液滴的体积，最终根据图像中液滴体积的变化得到流量信息，能够实现快速、准确测量液体的微小流量，还能够满足现场原位检测的需求。

技术特征：

1.一种液体微流量测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微元的高度等于所述图像的像素尺寸。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个所述微元的一侧边缘到液滴出口竖直中心线的距离以及所述微元的高度计算各个所述微元对应的圆盘的体积，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用如下方式计算体积δvi：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下方式计算所述液滴的体积v：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取液滴出口处的图像，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一队列中相邻帧图像判断图像中的液滴面积筛选出有液滴挤出的图像，包括：

8.一种液体微流量测量设备，其特征在于，包括：处理器以及与所述处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器执行如权利要求1-7中任意一项所述的液体微流量测量方法。

9.一种液体微流量测量系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种液体微流量测量方法及设备，所述方法包括：获取液滴出口处的图像；沿纵向将所述图像中的液滴划分为多个微元；根据各个所述微元的一侧边缘到液滴出口竖直中心线的距离以及所述微元的高度计算各个所述微元对应的圆盘的体积；根据各个所述圆盘的体积计算所述液滴的体积；根据一段时间的所述液滴的体积确定流量。技术研发人员：甘蓉,程世辉,雷励,王琦琪,罗凡受保护的技术使用者：中国测试技术研究院流量研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4