甘油传质行为表征方法、装置和计算机设备与流程

本申请涉及测量，特别是涉及一种甘油传质行为表征方法、装置和计算机设备。

背景技术：

1、在烟草、食品、药品等多孔材料加工领域，甘油作为保润剂、增塑剂或载体溶剂被广泛应用，而甘油在材料内部的传质行为通常会影响产品的物理特性和最终品质。因此，精确表征甘油的传质行为对优化加工工艺具有重要意义。

2、为了表征甘油的传质行为，传统技术提供了一种破坏样品方式，通过对样品进行切片，测定该时间点下的甘油含量，然而该方法只能够获取离散时间点的静态数据，无法反映真实的甘油传质过程；传统技术中还提供了基于光学显微成像的方法，然而，常规光学显微成像通常只能获得二维分布信息，难以实现无损三维的传质过程观测。

3、因此，现有技术中还存在着难以无损、三维、动态地表征甘油在目标样品中传质行为的方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够无损、三维、动态地表征甘油在目标样品中传质行为的甘油传质行为表征方法、装置和计算机设备。

2、第一个方面，本申请提供了一种甘油传质行为表征方法，所述甘油传质行为表征方法包括：

3、获取含金属元素的造影剂溶液；所述造影剂溶液具有与甘油相匹配的理化特性；

4、将所述造影剂溶液施加于目标样品表面；

5、对所述目标样品进行x射线扫描，得到三维图像数据；

6、基于所述三维图像数据，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据，基于所述造影剂溶液与甘油相匹配的理化特性，将所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据确定为甘油在所述目标样品中的等效传质行为数据。

7、在其中一个实施例中，所述获取含金属元素的造影剂溶液包括：

8、将金属盐与甘油混合，在加热条件下进行回流反应，形成金属-甘油配合物；

9、对所述金属-甘油配合物进行过滤和洗涤处理，获得纯化后的金属-甘油配合物；

10、将所述纯化后的金属-甘油配合物与水以预设浓度进行混合；

11、基于混合后的配合物溶液，配制得到所述造影剂溶液。

12、在其中一个实施例中，所述基于混合后的配合物溶液，配制得到所述造影剂溶液包括：

13、将所述混合后的配合物溶液进行超声分散处理；

14、对超声分散后的所述配合物溶液进行静置处理；

15、将所述配合物溶液静置后的上层澄清液作为所述造影剂溶液。

16、在其中一个实施例中，所述将所述造影剂溶液施加于目标样品表面包括：

17、选取预设面积的目标样品区域；

18、将所述造影剂溶液滴加至所述目标样品区域的中央位置；

19、在所述目标样品表面，对所述造影剂溶液进行均匀铺展，以使所述造影剂溶液覆盖至整个所述目标样品区域。

20、在其中一个实施例中，所述将所述造影剂溶液施加于目标样品表面还包括：

21、将施加所述造影剂溶液后的所述目标样品在室温条件下进行静置，直至所述目标样品表面无残留液态的所述造影剂溶液。

22、在其中一个实施例中，所述对所述目标样品进行x射线扫描，得到三维图像数据包括：

23、在预设扫描时间集合的每个扫描时间点下，分别对所述目标样品进行x射线扫描，得到多个所述扫描时间点下的瞬时三维图像数据；

24、基于多个所述瞬时三维图像数据，得到时间序列的所述三维图像数据。

25、在其中一个实施例中，所述传质行为数据包括含量分布数据；所述基于所述三维图像数据，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据包括：

26、对所述三维图像数据进行图像分割，得到所述造影剂溶液的图像区域；

27、对造影剂溶液的图像区域进行三维重建，得到所述造影剂溶液在所述目标样品内的空间分布数据；

28、基于预先建立的造影剂浓度-灰度值校准曲线，将三维图像数据中的灰度值转换为造影剂浓度数据，得到所述造影剂溶液在所述目标样品不同区域中的含量分布数据；所述造影剂浓度-灰度值校准曲线是根据多个不同梯度浓度的造影剂溶液的三维图像数据进行拟合得到的。

29、在其中一个实施例中，所述传质行为数据还包括动态扩散数据；所述基于所述三维图像数据，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据包括：

30、分别对每个扫描时间点下获取的所述三维图像数据进行图像分割和三维重建，得到各所述扫描时间点下的空间分布数据；

31、根据各所述空间分布数据，确定所述造影剂溶液在所述目标样品内部的渗透方向和扩散速率；

32、基于所述渗透方向和所述扩散速率，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的动态扩散数据。

33、在其中一个实施例中，所述目标样品为烟草样品，所述含金属元素的造影剂溶液为甘油锌造影剂溶液，所述x射线扫描为micro-ct扫描；通过对施加所述甘油锌造影剂溶液后的烟草样品进行micro-ct扫描，获得所述烟草样品中甘油分布和扩散过程的三维表征数据。

34、第二个方面，本申请提供了一种甘油传质行为表征装置，所述甘油传质行为表征装置包括：

35、数据获取模块，用于获取对施加含金属元素造影剂溶液后的目标样品进行x射线扫描得到的三维图像数据；

36、图像处理模块，用于对所述三维图像数据进行去噪、分割、空间配准和/或灰度归一化处理；

37、重建分析模块，用于基于处理后的三维图像数据构建所述造影剂溶液在所述目标样品中的空间分布数据；

38、传质数据生成模块，用于基于所述空间分布数据生成所述造影剂溶液在所述目标样品中的含量分布数据和/或动态扩散数据，并将其作为甘油在所述目标样品中的等效传质行为数据。

39、第三个方面，本申请提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。

40、上述甘油传质行为表征方法、装置和计算机设备，通过制备具有与甘油相匹配理化特性的含金属元素造影剂溶液，将其施加于目标样品表面以模拟甘油的初始状态；对所述目标样品进行x射线扫描，可以无损获取反映造影剂内部空间分布的三维图像数据；基于所述三维图像数据分析造影剂的迁移规律，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据，作为甘油在所述目标样品中的传质行为数据，不仅克服了传统光学方法无法深入内部且破坏性切片无法动态监测的问题，而且可以精确捕捉甘油在复杂多孔结构中的微观迁移路径和宏观扩散规律，从而实现无损、三维、动态地表征甘油在目标样品中传质行为。

1.一种甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述甘油传质行为表征方法包括：

2.根据权利要求1所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述获取含金属元素的造影剂溶液包括：

3.根据权利要求1所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述将所述造影剂溶液施加于目标样品表面包括：

4.根据权利要求3所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述将所述造影剂溶液施加于目标样品表面还包括：

5.根据权利要求1所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述对所述目标样品进行x射线扫描，得到三维图像数据包括：

6.根据权利要求1所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述传质行为数据包括含量分布数据；所述基于所述三维图像数据，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据包括：

7.根据权利要求6所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述传质行为数据还包括动态扩散数据；所述基于所述三维图像数据，得到所述造影剂溶液在所述目标样品中的传质行为数据包括：

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的甘油传质行为表征方法，其特征在于，所述目标样品为烟草样品，所述含金属元素的造影剂溶液为甘油锌造影剂溶液，所述x射线扫描为微计算机断层扫描；通过对施加所述甘油锌造影剂溶液后的烟草样品进行micro-ct扫描，获得所述烟草样品中甘油分布和扩散过程的三维表征数据。

9.一种甘油传质行为表征装置，其特征在于，所述甘油传质行为表征装置包括：

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至权利要求8中任一项所述的方法。