Вдосконалення методу лежачої краплі для визначення поверхневого натягу рідин з урахуванням впливу електричного поля. Розробка алгоритмів розрахунку геометричних параметрів лежачої краплі та програмного забезпечення визначення поверхневого натягу рідин.
Аннотация к работе
Фундаментальною властивістю межі поділу фаз є поверхневий натяг, який визначає питому вільну поверхневу енергію рідини на межі контакту рідина - навколишній газ та зумовлює широке коло капілярних явищ, а саме, кавітацію, змочування твердих поверхонь рідинами, просочення пористих тіл тощо. В медицині вимірювання поверхневого натягу біологічних рідин (крові, лімфи, ліквору, жовчі, сечі, синовіальної, навколоплідної рідин тощо) є новим методом лабораторної діагностики захворювань людини і може надати важливу додаткову інформацію для лікування хворих. Тому створення засобів контролю поверхневого натягу, які б забезпечували високу чутливість, точність та широкий діапазон вимірювань поверхневого натягу з використанням мікропроцесорної обробки є важливою і актуальною задачею. розробити рекомендації щодо реалізації оптико-електронного засобу контролю поверхневого натягу рідин на основі методу лежачої краплі, створити експериментальний зразок засобу контролю, що має високу чутливість, та виконати відповідні експериментальні дослідження для підтвердження теоретичних розробок та положень. Окремі результати отримані у співавторстві, у цих випадках особистий внесок автора у патентах на винахід, статтях та тезах доповідей такий: [1] - проведено аналіз існуючих методів та засобів контролю поверхневого натягу рідин, [2] - розроблено класифікацію засобів та методів вимірювання поверхневого натягу; [3] - зроблено математичний опис геометричних параметрів лежачої краплі; [4] - розроблено математичну модель стану лежачої краплі в електричному полі; [6, 7] - розроблено структурну схему вимірювача поверхневого натягу барботажного типу; [8, 10] - розроблено структурну схему вимірювача поверхневого натягу методом лежачої краплі рефрактометричного типу; [11] - розроблено оптико-електронний засіб контролю поверхневого натягу методом лежачої краплі в електричному полі; [12] - проведено аналіз основних статичних метрологічних характеристик засобу контролю поверхневого натягу; [13] - обґрунтовано метод лежачої краплі в електричному полі та розроблено алгоритм і програмне забезпечення для обробки результатів вимірювання поверхневого натягу рідин; [14] - створено експериментальний зразок оптико-електронного засобу контролю поверхневого натягу методом лежачої краплі в електричному полі та проведено експериментальні дослідження.При рості напруженості зовнішнього електричного поля відбувається локальне підсилення напруженості електричного поля у вершині сфероїдальної краплі, яке визначається діелектричною проникністю рідини, поверхневим натягом, розміром краплі та напруженістю зовнішнього поля. Для підвищення чутливості вимірювань і вірогідності контролю ПН пропонується безконтактний метод лежачої краплі в електричному полі. Суть методу така: лежачу краплю формують у кюветі із загостреною кромкою, під впливом електричного поля змінюють форму меніска, що супроводжується переходом висоти краплі над кромкою кювети через екстремум, ПН розраховують через зміну геометричних параметрів краплі. Зчитування зображення в момент переходу краплі з одного стану в інший дозволяє зафіксувати екстремальні геометричні параметри, що розширює діапазон вимірюваної висоти краплі над кромкою кювети, а, отже, підвищує чутливість вимірювання. З урахуванням вище наведеного розроблене алгоритмічне та програмне забезпечення, яке здійснює зберігання зображення лежачої краплі в памяті, його подальше оброблення з метою визначення висоти, обєму, площі поверхні краплі над кромкою кювети, а також ПН досліджуваної рідини, що дозволило зменшити до двох кількість зображень краплі, які зберігаються в памяті.