تحليل الإنتاجية العالية لتأثيرات قطرات السائل

يسمح هذا البروتوكول بدراسة فعالة لتأثيرات قطرة السائل على الأسطح الصلبة ، وهي ظاهرة يومية مهمة جدًا في الصناعة. يمكن أن تكون النتائج معقدة حقا، وتعتمد على العديد من المعلمات التجريبية المختلفة. ومع تنسيق عملية الحصول على البيانات وتحليلها، يمكن إجراء العديد من التجارب على مدى فترة زمنية قصيرة، ويمكن تقييم نوعية البيانات على وجه السرعة.

هذه الطريقة مفيدة لدراسة أي معلمات تأثير الإسقاط الأساسية. أي سوائل، قطرة حجم، سرعة تأثير قطرة، أي مادة الركيزة، وتحت أي ظروف بيئية. هذا الأسلوب هو حقاً فعالة، ولكن هناك عدد من الخطوات الهامة المطلوبة لإعداده بشكل صحيح.

بعد مظاهرة هو أفضل وسيلة لتجنب الأخطاء. لإعداد الكاميرا عالية السرعة، ضع علامة محاذاة على موضع مركز مرحلة العينة، مواجهاً للكاميرا، ثم اضبط تكبير الكاميرا بحيث تتلاءم العلامة المربعة مع مجال الرؤية. عندما تكون العلامة في التركيز البؤري، التقط صورة.

قم بتحميل واجهة المستخدم الرسومية لبرنامج تحليل تأثير القطرات في MATLAB، وانقر على معايرة الكاميرا، وحدد الصورة الملتقطة لتشغيل رمز تحليل الصور. أدخل حجم مربع المعايرة في ملليمترات، وانقر فوق موافق. حرك المستطيل حتى يصبح مربع المعايرة هو الكائن الوحيد داخل المستطيل، وانقر فوق Okay. سيقوم البرنامج تلقائيا بحساب عامل التحويل.

لمحاذاة النظام التجريبي، ضع تركيب الإبرة على مستوى العين لسهولة التحميل، وتحقق من أن الأنابيب ليست ملتوية. باستخدام حقنة مع آمنة، إبرة نظيفة، يدويا تطهير أنابيب أي السوائل المتبقية، في حين عقد الأنابيب والإبرة في وضع عمودي. وملء الحقنة مع السائل من الفائدة.

إرفاق حقنة إلى مضخة حقنة الكمبيوتر التي تسيطر عليها، وانقر مع الاستمرار على زر الاستغناء عن مضخة حقنة لتطهير الإبرة حتى لا تكون هناك فقاعات موجودة داخل السائل. تعيين مضخة للاستغناء عن حجم المناسبة لإطلاق قطرات السوائل الفردية، ومحاذاة العينة تحت الإبرة. ثم، استخدام مضخة للاستغناء عن قطرة واحدة على العينة، والتأكد من أن الأراضي قطرات وينتشر عبر المنطقة ذات الاهتمام على العينة.

عند تأكيد إعدادات القطرات، قم بضبط الموضع الرأسي لحامل العينة حتى يكون السطح مع مركز مجال الرؤية للكاميرا، وضبط الموضع الأفقي للكاميرا بحيث يتم محاذاة القطرة على العينة على مركز مجال الرؤية. ثم، ضبط المواضع العمودية والأفقية من LED لتتناسب مع موقف الكاميرا بحيث يظهر وسط الضوء في وسط مجال الرؤية. وضبط المسافة من الكاميرا من قطرات بحيث يأتي في التركيز.

بمجرد أن يتم محاذاة النظام ومعايرته، قم بتعيين معدل الإطار للكاميرا إلى قيمة مثالية للكائن الذي يتم تسجيله. تعيين وقت التعرض للكاميرا إلى أصغر من قيمة ممكن مع الاحتفاظ بما يكفي من الإضاءة. وضبط فتحة العدسة إلى أصغر الإعدادات المتاحة مع الاحتفاظ بما يكفي من الإضاءة.

ثم، تعيين المشغل للكاميرا باستخدام مشغل وضع النهاية، بحيث الكاميرا المخازن المؤقتة التسجيل قبل إيقاف تشغيل على المشغل. لإجراء تجربة، قم بإنشاء مجلد لتخزين الأفلام لمجموعة التجارب الحالية، وتعيين هذا المجلد كموقع حفظ لبرنامج الكاميرا وفقًا لدليل الشركة المصنعة للكاميرا. تأكد من تعيين تنسيق الملف للصور الملتقطة إلى TIFF.

انقر على تعيين المسار في واجهة مستخدم تحليل الصور الرسومية، وحدد مجلد الموقع حفظ بحيث البرنامج سوف رصد هذا المجلد لمقاطع الفيديو الجديدة. لإنشاء بنية المجلد للتجارب الدفعية، انقر فوق إنشاء مجلدات، وأدخل الحد الأدنى لارتفاع إصدار القطيرات، والحد الأقصى لارتفاع الإصدار، وخطوة الارتفاع بين كل تجربة، وعدد التجارب المتكررة عند كل ارتفاع. وانقر فوق موافق لتشغيل البرنامج النصي جعل المجلدات.

للتأثير على سطح جاف، صلب، وتنظيف السطح وفقا لبروتوكول قياسي مناسب، والسماح للسطح لتجف تماما. لتسجيل حدث تأثير القطرات، ضع العينة على مرحلة العينة بحيث يتم محاذاتها مع الكاميرا، وتحريك الإبرة إلى ارتفاع إصدار القطرات المطلوب. تأكد من أن طريقة العرض من الكاميرا غير مُثبَتة قبل التقاط صورة وحفظها في برنامج الكاميرا.

ابدأ تسجيل الفيديو بحيث تقوم الكاميرا بالتسجيل والتخزين المؤقت، واستخدم مضخة الحقنة للاستغناء عن قطرة واحدة على العينة. ثم قم بتشغيل التسجيل لإيقافه بمجرد اكتمال حدث التأثير. إزالة السطح من حامل العينة، وتجفيف السطح حسب الاقتضاء.

لإعداد ملف الفيديو الملتقط للتحليل، في برنامج الكاميرا عالية السرعة، قم بمسح الفيديو للعثور على الإطار الأول الذي تقع فيه القطرة بالكامل ضمن مجال الرؤية، واقتصاص بداية الفيديو إلى هذا الإطار. المضي قدما من قبل عدد من الإطارات المطلوبة لالتقاط الظواهر التي تهم أثناء تجربة تأثير، واقتصاص نهاية الفيديو لهذا الإطار. ثم احفظ الفيديو كملف AVI، ثم حفظ مسار الحفظ إلى المجلد المطابق للدفعة التجريبية الحالية، وارتفاع الافراج وتكرار الرقم.

في واجهة تحليل الصور، انقر فوق فرز الملفات، وتأكد من أن صورة الخلفية التي تم الحصول عليها معروضة الآن على الشاشة. ثم انقر فوق تشغيل التتبع لبدء معالجة الصورة. سيتم عرض الفيديو مع معالجة الصورة الناتجة متراكبة.

تحقق نوعيًا من أن معالجة الصور تعمل بشكل صحيح من خلال مشاهدة الفيديو. لتحليل البيانات الأولية، في واجهة مستخدم الرسم تحليل الصورة، انقر فوق معالجة البيانات لبدء حساب المتغيرات الرئيسية من بيانات العملية الأولية. ثم أدخل معدل الإطار للتسجيل، وكثافة السوائل، والتوتر السطحي السائل، وقيم اللزوجة السائلة، وانقر فوق موافق. سيتم حفظ البيانات في ملف MAT الخاص بمجلدات الفيديو، وتصديرها كملف CSV.

يجب أن يكون مربع المرجع دون عائق في مجال الكاميرا للعرض، وفي التركيز. سوف ينتج عن التركيز غير الصحيح مربع المرجع خطأ منتظم في القيم المحسوبة. يعتمد برنامج تحديد القطرات على سطح العينة التي يتم عرضها أفقيًا على الكاميرا ، كما هو ملاحظ في هذه الصورة.

الأسطح التي يتم ثنيها، أو حلها بشكل ضعيف، سوف تنتج أخطاء معالجة الصور. لضمان أن يتم تعقب انتشار القطرات بأكملها من قبل البرنامج ، يجب أن تهبط القطرة في وسط العينة. إذا كان النظام محاذياً بشكل غير صحيح، يمكن أن تنحرف القطرة من موضع المركز، وستكون خارج التركيز.

لضمان أن الحواف المصورة من قطرات الارتطام تبدو حادة، ينبغي استخدام أقصر وقت ممكن التعرض مع مصدر الضوء المتاحة. غالبًا ما تؤثر المحاذاة غير الصحيحة لمسار الإضاءة نسبة إلى الكاميرا على الإعدادات الأخرى، مثل فتحة الكاميرا، ووقت التعرض، مما يؤدي إلى وجود حافة ضبابية في قطرة السفر. وينبغي أن يكون البرنامج قادرا على تتبع المخطط الكامل للقطيرة في صور الفيديو.

إذا لم يكتمل التتبع، فإن القيم المقاسة، مثل طول قطرة الانتشار، ستكون غير صحيحة. من الضروري أن تكون الكاميرا مركزة بشكل صحيح ، ومحاذية مع العينة ، وأن الفيديو المحفوظ يطابق المسار المتوفر في البرنامج. وإلا، فإن التحليل سيفشل.

لقد تمكنا من استكشاف الاختلافات في نتائج التأثير عبر مجموعة من المعلمات التجريبية. على سبيل المثال، في تحديد سرعة عندما يبدأ قطرة في الرش.