Высокоэффективный анализ воздействия жидких капель

Этот протокол позволяет эффективно изучать воздействие жидких капель на твердые поверхности, повседневное явление, которое действительно важно в промышленности. Результаты могут быть очень сложными и зависеть от многих различных экспериментальных параметров. По мере координации сбора и анализа данных многие эксперименты могут проводиться в течение короткого периода времени, и качество данных можно быстро оценить.

Этот метод полезен для изучения любых основных параметров воздействия падения. Любые жидкости, размер капли, скорость падения удара, любой субстрат материала, и при любых условиях окружающей среды. Этот метод действительно эффективен, но есть ряд важных шагов, необходимых для его правильной настройки.

После демонстрации это лучший способ избежать ошибок. Чтобы настроить высокоскоростную камеру, поместите маркер выравнивания на центральное положение образца сцены, обращенной к камере, и отрегулируйте увеличение камеры так, чтобы квадратный маркер вписывается в поле зрения. Когда маркер находится в фокусе, захват изображения.

Загрузите графический пользовательский интерфейс для программного обеспечения анализа воздействия капель в MATLAB, нажмите Calibrate Camera и выберите захваченное изображение для запуска кода анализа изображений. Введите размер квадрата калибровки в миллиметрах и нажмите OK. Переместите прямоугольник до тех пор, пока квадрат калибровки не будет единственным объектом в прямоугольнике, и нажмите кнопку «Хорошо». Программное обеспечение автоматически вычисляет коэффициент конверсии.

Для выравнивания экспериментальной системы, положение иглы горе на уровне глаз для удобства загрузки, и проверить, что трубки не витой. Используя шприц с надежной, чистой иглой, вручную очистите трубы от любой остаточной жидкости, удерживая трубки и иглу в вертикальном положении. И заполнить шприц с жидкостью интереса.

Прикрепите шприц к управляемому компьютером насосу шприца, нажмите и удерживайте кнопку дозирования шприц-насоса, чтобы очистить иглу до тех пор, пока в жидкости не будет пузырьков. Установите насос, чтобы распределить соответствующий объем для выпуска отдельных капель жидкости, и выровнять образец под иглой. Затем используйте насос, чтобы выдать одну каплю на образец, и подтвердить, что капля земли и распространяется по всей области интереса на образец.

Когда параметры капли подтверждены, отрегулируйте вертикальное положение держателя образца до тех пор, пока поверхность не выровняна с центром поля зрения камеры, и отрегулируйте горизонтальное положение камеры так, чтобы капля на образце была выровнена по центру поля зрения. Затем отрегулируйте вертикальное и горизонтальное положение светодиода, чтобы соответствовать положению камеры так, чтобы центр света появился в центре поля зрения. И отрегулируйте расстояние камеры от капли так, чтобы капля была в центре внимания.

После выравнивания и калибровки системы установите частоту кадров камеры до оптимального значения для записанного объекта. Установите время экспозиции камеры до как можно меньшего значения, сохраняя при этом достаточное освещение. И отрегулируйте диафрагму объектива до самой маленькой доступной настройки, сохраняя при этом достаточное освещение.

Затем установите спусковой крючок для камеры с помощью триггера в конечном режиме, так что камера буферов записи перед остановкой на спусковой крючок. Для проведения эксперимента создайте папку для хранения фильмов для текущей партии экспериментов и установите эту папку в качестве сохраненного местоположения для программного обеспечения камеры в соответствии с руководством производителя для камеры. Убедитесь, что формат файла для захваченных изображений установлен на TIFF.

Нажмите Установите Путь в графическом пользовательском интерфейсе анализа изображений и выберите папку сохранения местоположения, чтобы программное обеспечение отслеживало эту папку для новых видео. Чтобы создать структуру папки для пакетных экспериментов, нажмите Make Folders и введите минимальную высоту выпуска капель, максимальную высоту релиза, шаг высоты между каждым экспериментом и количество повторных экспериментов на каждой высоте. И нажмите OK, чтобы запустить скрипт папок.

Для воздействия на сухую, твердую поверхность очистите поверхность в соответствии с подходящим стандартным протоколом и дайте поверхности полностью высохнуть. Чтобы записать событие удара капли, поместите образец на этапе образца так, чтобы он выровнялся с камерой, и переместите иглу на нужную высоту выпуска капель. Подтвердите, что вид с камеры беспрепятственно перед захватом и сохранением изображения в программном обеспечении камеры.

Начните видеозапись так, что камера записывает и буферизации, и использовать шприц насос для дозирования одной капли на образец. Затем запустите запись, чтобы остановить после завершения события удара. Удалите поверхность из держателя образца и высушите поверхность по мере необходимости.

Чтобы подготовить захваченный видео файл для анализа, в высокоскоростной камеры программного обеспечения, сканировать видео, чтобы найти первый кадр, в котором капля полностью находится в поле зрения, и обрезать начало видео на этот кадр. Двигайтесь вперед по количеству кадров, необходимых для захвата явлений, представляющих интерес во время эксперимента воздействия, и обрезать конец видео на этот кадр. Затем сохраните видео в качестве файла AVI и сохраните путь к соответствующей папке для текущей экспериментальной партии, высоты релиза и повторного числа.

В интерфейсе анализа изображений щелкните Sort Files и визуально подтвердите, что полученное фоновое изображение теперь отображается на экране. Затем нажмите отслеживание запуска, чтобы начать обработку изображения. Видео будет отображаться с наложенной на изображение обработкой изображений.

Качественно убедитесь, что обработка изображения работает правильно, наблюдая за видео. Для анализа необработанных данных в графическом пользовательском интерфейсе анализа изображений нажмите Process Data, чтобы начать вычисление основных переменных из необработанных данных процесса. Затем введите частоту кадров записи, плотность жидкости, натяжение поверхности жидкости и значения вязкости жидкости, и нажмите OK. Данные будут сохранены в файле MAT папки видео и экспортируются в качестве файла CSV.

Справочный квадрат должен быть беспрепятственным в поле зрения камеры, и в фокусе. Неправильный фокус эталонного квадрата приведет к систематической ошибке в рассчитанных значениях. Программное обеспечение для идентификации капель опирается на поверхность образца, представленного горизонтально камере, как это наблюдается на этом изображении.

Поверхности, которые согнуты или плохо решены, будут приводить к ошибкам обработки изображений. Чтобы убедиться, что весь спред капли отслеживается программным обеспечением, капля должна приземлиться в центре образца. Если система неправильно выровнена, капля может дрейфовать из положения центра и будет не в фокусе.

Для того, чтобы изображенные края ударной капли были острыми, следует использовать максимально короткое время экспозиции с доступным источником света. Неправильное выравнивание пути освещения по отношению к камере часто влияет на другие настройки, такие как диафрагма камеры, и время экспозиции, в результате чего нечеткий край к капле путешествия. Программное обеспечение должно быть в состоянии проследить весь контур капли в видео-изображений.

Если трассировка не завершена, измеренные значения, такие как длина распространяемой капли, будут неверными. Важно, чтобы камера была правильно сфокусирована и приведена в соответствие с образцом, и чтобы сохраненное видео соответствует пути, предоставленного в программном обеспечении. В противном случае анализ провалится.

Мы смогли изучить различия в результатах воздействия по ряду экспериментальных параметров. Например, при определении скорости, когда капля начинает плескаться.