专利名称：微气泡特性显微测试及测量一体化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微气泡特性显微测试及测量一体化装置，适用于微气泡各种特性 的测定，如微气泡从产生到上升至水面全过程中，微气泡的粒径分布变化、微气泡间隙距 离的分布变化以及微气泡浓度的变化趋势等。该发明还可用于观察微气泡与水中颗粒物质 的碰撞全过程分析。
背景技术：
微气泡由于本身粒径微小、比表面积巨大，因此具有良好的粘附性能，对于水中的 疏水性颗粒物质具有较好的分离效果。气浮净水技术就是利用微气泡这一特点，通过产生 大量的微气泡与颗粒物质的碰撞粘附作用及微气泡层的过滤截留作用，对水中的颗粒物质 进行去除的。为了进行深入气浮技术的机理研究及优化该技术的工艺参数，重点应该开展 微气泡特性的研究，如微气泡从释放器产生、与颗粒物质碰撞、上升至水面全过程中，微气 泡的粒径分布变化、微气泡间隙距离的分布变化以及微气泡浓度的变化规律等，以及上述 微气泡特性的主要影响因子。但是现有的传统静态测试技术存在操作困难、数据不够精确， 误差较大等弊端，不能有效支持所需的理论研究。
发明内容
本发明的目的在于为微气泡特性理论研究提供一种简单、快速、准确的研究装置。 该装置可以对气浮反应器内不同高度位置的微气泡进行观测，并对气泡直径和间距进行测 量从而得到其随运行时间的变化规律。本发明提出的微气泡特性显微测试及测量一体化装置，由PVC显微摄像容器1、调 节筒2、观测窗3、可调显微承载台4、可调摄像承载台5、显微镜筒6、摄像机7、固定架8、支 架9、溶气水进水阀10、溶气水出水阀11、白炽灯12、外套筒13、可调支座14和带有微气泡 直径和间距测量程序的计算机15组成，结构如图1所示。其中，PVC显微摄像容器侧壁的 上、中、下部分别开有3个圆孔，3个外套筒13 —端伸入该3个圆孔部位，并通过橡胶圈密 封固定在PVC显微摄像容器1的侧壁上，3个调节筒2插入外套筒13内，且能在外套筒13 内来回移动；3个观测窗3通过螺栓固定于PVC显微摄像容器1侧壁的上、中、下部另一侧； 在PVC显微摄像容器1的底部装有溶气进水阀10，上部侧壁装有溶气水出水阀11，PVC显 微摄像容器1固定于支架9上；显微镜筒6是将现有的生物显微镜的基座、载物台及聚光 镜拆除，保留物镜、目镜、镜筒和镜臂制成的，显微镜筒6通过螺栓固定在可调显微承载台4 上；可调显微承载台4和可调摄像承载台5分别通过螺栓固定在可调支座14上，可调支座 14高度可以调节，使显微镜筒6、摄像机7的高度与上、中、下3个观测窗3分别一致；可调 支座14可在固定架8上调节高度，固定架8通过螺栓固定在支架9上，摄像机7固定于可 调摄像承载台5上；白炽灯12对准调节筒2的进光口，调节筒2的出光口对准观测窗3的 进光口，观测窗3的出光口对准显微镜筒6的进光口。本发明中，使用时调节摄像机7的进光口对准显微镜筒6的出光口。
本发明的工作过程如下溶气水从溶气水进水阀10进入PVC显微摄像容器1，水流及微气泡在PVC显微摄 像容器1中缓慢上升，最终从溶气水出水阀11流出。打开白炽灯12，光从调节筒2的一侧 射入，从调节筒2的另一侧射出，透过观测窗3在显微镜筒6中形成亮视野。调节可调显微 承载台4、显微镜筒6的粗准焦和细准焦螺旋，使肉眼能在目镜中看到微气泡的像，调节可 调摄像承载台5，使摄像机7安置在肉眼观察位置，调节摄像机7焦距以及调节筒2和观测 窗3之间的间距，直至摄像机7显示屏上能看到微气泡运动的清晰图像。测试时，将目镜测 微尺固定在显微镜目镜镜筒中，以此作为测量气泡直径的标准尺。当需要观测其他不同部 位的气泡特征时，将可调支座14调节至相应的窗口处，重复以上步骤进行观测。数据整理 时，通过IEEE139 nterface Card将摄像机7与计算机15连接，利用现有的影像编辑程序 Ulead Videc^tudio将拍摄的图像以Video的形式转录到计算机上。将Video转成图片，然 后通过自编的Visual Basic程序进行图像处理(具体程序如下)。自编Visual Basic微气泡直径测试程序Dim a, b, c, d, e, f, ο, ρ, q, r, s As SinglePrivate Sub Commandl_Click()a = Linel. Xlb = Linel. X2c = Linel. Yld = Linel. Y2ο = Line2. Xlρ = Line2. X2q = Line2. Ylr = Line2. Y2e = Sqr ((b_a) “ 2+ (d_c) “ 2)s = Sqr ((p_o) “ 2+ (q-r) “ 2)f = e*10*31. 75/sPrintfEnd Sub本发明的有益效果是可对溶气水内气泡直径分布进行准确、快速的测定，实验数 据通过可通过计算机软件整理并分析，结构简单、操作方便、测定精度高。
图1为本发明的结构图示。图2为微气泡分布显微摄像照片。图3为微气泡直径分布图。图4为Visual Basic程序图像处理示意图，图中最小刻度单位为31. 75微米。图1中标号1为PVC显微摄像容器，2为调节筒，3为观测窗，4为可调显微承载 台，5为可调摄像承载台，6为显微镜筒，7为摄像机，8为固定架，9为支架，10为溶气水进水 阀，11为溶气水出水阀，12为白炽灯，13为外套筒，14为可调支架，15为带有微气泡直径和间距测量程序的计算机。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。实施例1 :PVC显微摄像容器1、固定架8、白炽灯12均固定在支架9上。外套筒 13可以采用塑料制成，调节筒2的侧壁和底部分别采用塑料和光学玻璃制成，外套筒13并 通过橡胶圈密封固定在PVC显微摄像容器1的侧壁的上、中、下部，观测窗3通过螺栓固定 在PVC显微摄像容器1侧壁上、中、下部的另一侧，观测窗3可以采用光学玻璃制成，通过伸 缩调节筒2可以调整两块光学玻璃的间距。在PVC显微摄像容器1的底部和上部侧壁分别 装有溶气水进水阀10和溶气水出水阀11。显微镜筒6是将现有的生物显微镜的基座、载 物台及聚光镜拆除，保留物镜、目镜、镜筒和镜臂制成的，显微镜筒6通过螺栓固定在可调 显微承载台4上，可调显微承载台4和可调摄像承载台5分别通过螺栓固定在可调支座14 上，可调支座14高度可以调节，使显微镜筒6、摄像机7的高度与上、中、下3个观测窗3分 别一致，可调支座14可在固定架8上。摄像机7固定于可调摄像承载台5上；白炽灯12分 别对准3个调节筒2的进光口，调节筒2的出光口分别对准3个观测窗3的进光口，观测窗 3的出光口对准显微镜筒6的进光口。将上述装置用于气泡过滤净水技术研究中，利用该装置对气泡特征，如气泡粒径 分布、间隙距离等进行测定，研究不同工况下产生的微气泡的特征，进而对该技术净水原 理进行讨论。图像处理时，每隔10秒钟取一张照片，每组工况取50张照片，然后通过自编 Visual Basic程序对各张照片进行计数、测量处理，每组工况计数50个微气泡为止，上、 中、下3个不同部位的微气泡分布显微摄像照片和微气泡直径分布图分别见图2和图3， Visual Basic程序图像处理示意图见图4。实施例2 将实施例1所得的装置用于对气液混合泵溶气系统的释气量和气泡粒 径分布的测试，对溶气系统性能进行科学的分析和评价，试验结果表明，当同时采用气液混 合泵和溶气罐时，在进水压力为4. OMpa,吸气量为6%条件下，容器水中微气泡直径范围为 43. 8 μ m 97. 1 μ m，平均直径为67. 5 μ m。当进水表面负荷为5m/h，回流比为130%时，COD 去除率可以达到65%左右。实施例3 将实施例1所得的装置用于对气泡过滤技术除藻效果进行研究，试验结 果表明，当进水表面负荷为7m/h，回流比为110%时，藻类去除率可以达到80%以上。
权利要求
1.一种微气泡特性显微测试及测量一体化装置，由PVC显微摄像容器1、调节筒2、观 测窗3、可调显微承载台4、可调摄像承载台5、显微镜筒6、摄像机7、固定架8、支架9、溶气 水进水阀10、溶气水出水阀11、白炽灯12、外套筒13、可调支架14和带有微气泡直径和间 距测量程序的计算机15组成，其特征在于PVC显微摄像容器1的侧壁的上、中、下部开有3 个圆孔，3个外套筒13 —端伸入该3个圆孔部位，并通过橡胶圈密封固定在PVC显微摄像容 器1的侧壁的上、中、下部，3个调节筒2插入3个外套筒13内，且能在外套筒13内来回移 动；观测窗3通过螺栓固定于PVC显微摄像容器1的侧壁的上、中、下部另一侧；在PVC显微 摄像容器1的底部装有溶气进水阀10，上部侧壁装有溶气水出水阀11，PVC显微摄像容器1 固定于支架9上；显微镜筒6是将现有的生物显微镜的基座、载物台及聚光镜拆除，保留物 镜、目镜、镜筒和镜臂制成的，显微镜筒6通过螺栓固定在可调显微承载台4上；可调显微承 载台4和可调摄像承载台5分别通过螺栓固定在可调支座14上，可调支座14高度可以调 节，使显微镜筒6、摄像机7的高度与上、中、下3个观测窗3分别一致；可调支座14可在固 定架8上调节高度，固定架8通过螺栓固定在支架9上，摄像机7固定于可调摄像承载台5 上；白炽灯12对准调节筒2的进光口，调节筒2的出光口对准观测窗3的进光口，观测窗3 的出光口对准显微镜筒6的进光口。
2.根据权利要求1所述的微气泡特性显微测试装置，其特征在于使用时调节摄像机7 的进光口对准显微镜筒6的出光口。
3.通过IEEE1394Interface Card将摄像机7与计算机15连接，利用现有的影像编辑 程序UleadVidec^tudio将拍摄的图像以Video的形式转录到计算机上。将Video转成图 片，然后通过自编的Visual Basic程序进行图像处理。
全文摘要
本发明涉及一种微气泡特性显微测试及测量一体化装置。由PVC显微摄像容器、调节筒、观测窗、可调显微承载台、可调摄像承载台、改造显微镜筒、摄像机、可调支架、固定架、支架、溶气水进水阀、溶气水出水阀、白炽灯和计算机组成。观测窗固定在PVC显微摄像容器侧壁的上、中、下部；显微镜筒是将现有生物显微镜的基座、载物台及聚光镜拆除，保留物镜、目镜、镜筒和镜臂制成，并通过螺栓固定在可调显微承载台上；可调支架高度可以在固定架上调节使适应3个观测窗；计算机带有微气泡直径和间距测量程序。本发明可对显微摄像容器内不同高度的微气泡直径及间距进行准确、快速的测量，从而得到其随运行时间的变化规律。
文档编号G01N15/06GK102109453SQ20091024734
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者涂婉, 郑广宁 申请人:涂婉