一种自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统

本发明涉及微尺度流动，尤其是一种自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统。

背景技术：

1、液体工质在微通道内会自然形成气体液体交替出现的液塞流，由于微通道尺寸小，流速传感器安装困难，因此微通道内液塞的流速测量成为一个难题。

2、目前微通道内液塞流速的测量方法有可视化测量和内部传感器检测两种方法，可视化是使用高速摄像机拍摄液塞流动过程，由于需要安装摄像机，该方法只适用于透明微通道，同时在较大空间内使用，如果更换透明通道又改变了微通道的表面物理特性，不能反映微通道内液塞流动的真实情况。而在内部加装传感器时，传感器自身会对液塞流动特性产生影响，而且小尺寸传感器制造难度大，安装困难。因此找到一种无损的检测方式，既不影响微通道内工质正常流动，又可以进行真实环境下的检测是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题而提出了一种自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，包括微通道、第一电极对、第二电极对以及信号检测系统；

4、所述第一电极对和所述第二电极对依次设置在所述微通道的外壁上，所述第一电极对和所述第二电极对的正电极通过第一导线连接；所述第一电极对和所述第二电极对的负电极通过第二导线连接；

5、所述信号检测系统通过数据采集线分别与所述第一导线和所述第二导线连接，用于采集液塞流过所述微通道时，所述液塞与所述微流道由于摩擦起电效应和静电感应产生的电信号，并计算液塞经过两个电极对时的时间差t，并根据所述时间差t计算所述液塞的流动速度v；

6、根据所述时间差t计算所述液塞的流动速度v的方法为：

7、v＝l/t(1)；

8、其中，l为第一电极对和第二电极对之间的距离。

9、进一步地，所述信号检测系统包括信号采集模块和数据解析模块；

10、所述信号采集模块，用于采集液塞流过所述微通道产生的电信号，并对所述电信号进行降噪滤波处理，将处理后的电信号通过数据线发送至所述数据解析模块；

11、所述数据解析模块，用于对接收的电信号进行处理和计算，识别出电信号峰值，计算每次电信号峰值之间的时间差，根据计算获得的每次电信号峰值之间的时间差，计算液塞的流动速度。

12、进一步地，所述数据解析模块还包括显示屏，所述显示屏用于显示液塞的流动速度。

13、进一步地，所述微通道的内径小于或等于3mm。

14、进一步地，电极对的材质为铜、银、合金或复合金属。

15、进一步地，所述微通道的材质为聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氯丁橡胶、腈氯纶或聚酯。

16、进一步地，电极对的电极为环状电极，环状电极套在微通道的外壁上。

17、进一步地，每对电极对中正电极和负电极的距离相同，且每对电极对的正电极和负电极的距离为1～3mm。

18、进一步地，微通道内流动从液体介质为水、油、盐水、有机溶剂或含杂质的液体。

19、与现有技术比较，本发明公开的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统具有以下有益效果：本发明公开的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统由于设有微通道和两组电极对，使得液塞流经微通道时产生电信号，进而能够通过电信号的时间差获得液塞的流动速度，其具有结构简单，制作成本低，安装方便，不需要透明通道，不需要外部供电，而且不会对微通道内液塞流动特性产生影响等优点。可广泛应用于医疗、微流体、脉动热管频率检测等领域。

技术特征：

1.一种自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：包括微通道、第一电极对、第二电极对以及信号检测系统；

2.根据权利要求1所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：所述信号检测系统包括信号采集模块和数据解析模块；

3.根据权利要求2所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：所述数据解析模块还包括显示屏，所述显示屏用于显示液塞的流动速度。

4.根据权利要求1所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：所述微通道的内径小于或等于3mm。

5.根据权利要求1至4所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：电极对的材质为铜、银、合金或复合金属。

6.根据权利要求5所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：所述微通道的材质为聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氯丁橡胶、腈氯纶或聚酯。

7.根据权利要求6所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：电极对的电极为环状电极，环状电极套在微通道的外壁上。

8.根据权利要求7所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：每对电极对中正电极和负电极的距离相同，且每对电极对的正电极和负电极的距离为1～3mm。

9.根据权利要求1所述的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，其特征在于：微通道内流动的液体介质为水、油、盐水、有机溶剂或含杂质的液体。

技术总结
本发明公开了一种自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统，包括微通道、设在微通道上的两组电极对以及信号检测系统；信号检测系统能够采集液塞流过微通道时，液塞与微流道由于摩擦起电效应和静电感应产生的电信号，并计算液塞经过相邻两组电极对的时间差，并根据所述时间差计算液塞的流动速度。本发明公开的自驱动的微通道内液塞流动速度传感系统具有结构简单，制作成本低，安装方便，不需要外部供电，而且不会对微通道内液塞流动特性产生影响等优点。

技术研发人员：赵楠楠,杜恒旭,邹猛,席子岳,杨恒一,蔡旭航,王超雄,徐敏义,韩一德
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14