Спосіб дослідження властивостей рідини

1. Спосіб дослідження властивостей рідини, що включає приведення досліджуваної рідини у контакт із поверхнею неметалічного виробу, вимірювання об'ємних параметрів і оцінку властивостей рідини шляхом зіставлення обмірюваних об'ємних параметрів, який відрізняється тим, що після приведення досліджуваної рідини в контакт з поверхнею виробу проводять магнітно-резонансне сканування (МРС), одержують об'ємне зображення рідини, що проникнула в поверхню виробу, потім одержують об'ємне зображення поверхні самого виробу, а отримані об'ємні зображення виробу й досліджуваної рідини приймають як об'ємні параметри. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що об'ємне зображення поверхні виробу одержують U 2 (19) 1 3 20436 4 МПК 7 G01N 13/00, опубл. 27.09.2004р.] пропонудження властивостей рідини, відповідно до якого валося зробити таку оцінку на основі експеримендосліджувану рідину приводять у контакт із повертальних даних, отриманих від виміру сили поверххнею неметалевого виробу, проводять вимір об'невого натягу залежно від концентрації мийного ємних параметрів, а властивості рідини оцінюють засобу й температури. шляхом зіставлення обмірюваних об'ємних параУ корисній моделі [див. патент РФ №98119399, метрів, згідно корисної моделі після приведення МПК7 C11D 3/12, С01В 15/10, опубл. 27.06.2000р.] досліджуваної рідини в контакт із поверхнею вироефективність мийних засобів співвідноситься зі бу проводять магнітно-резонансне сканування здатністю реагенту до захвату із забрудненої по(МРС), одержують об'ємне зображення рідини, що верхні часток певних розмірів. проникнула в поверхню виробу, потім одержують Можна відзначити, зокрема, що від гарної прооб'ємне зображення поверхні самого виробу, никаючої здатності рідини залежить можливість отримані об'ємні зображення виробу й досліджузастосування методу МРТ для відображення абваної рідини приймають як об'ємні параметри, при разивної поверхні, для якої необхідно дати оцінку цьому об'ємне зображення поверхні виробу одерїї зношування. Таку оцінку [див. патент РФ жують шляхом МРС на тім же частотному каналі, №2191679, МПК 7 B24D 3/00, опубл. 27.10.2002р.] на якому реєструють сигнал від рідини або об'ємпропонувалося робити на основі підрахунку відбине зображення поверхні виробу одержують шлятків, що залишилися від вилучених абразивних хом МРС на частотному каналі, відмінному від зерен. того, на якому реєструють сигнал від досліджуваПідводячи підсумки літературного й патентноної рідини або об'ємне зображення поверхні вирого пошук у, наведеного вище, можна дійти висновку бу одержують шляхом рентгенівської комп'ютерної про те, що застосовуючи відомі на сьогоднішній томографії (РКТ), можливий також варіант реалідень способи дослідження рідин, можна оцінити зації пропонованого способу, коли як виріб викопроникаючу здатність рідини лише непрямим чиристовують еталон, що моделює різномасштабні ном. поглиблення, пори, щілини, а об'ємне зображення Відомий також найбільш близький по технічній поверхні виробу одержують розрахунковим шлясутності до пропонованого спосіб дослідження хом; для визначення зношування абразивного інвластивостей рідини, а саме, за змочуваністю пострумента як виріб використовують абразивний ристих матеріалів [див. Патент РФ №2216723, інструмент; для оцінки ефективності рідкого мийМПК 7 G01N 13/00, G01N 13/02, опубл. ного засобу як досліджувану рідину використову20.11.2003р.], відповідно до якого досліджувану ють воду з розчиненим у ній пральним порошком рідину приводять у контакт із поверхнею неметаліпри різних його концентраціях. чного виробу, проводять вимір об'ємних параметПричинно-наслідковий зв'язок між ознаками рів, а властивості рідини оцінюють шляхом зіставпропонованої сукупності і технічними результаталення обмірюваних об'ємних параметрів, при ми, що досягаються, від її використання, полягає в цьому виріб - зразок пористого матеріалу - екстранаступному. При магнітно-резонансному сканугують і висушують, потім його занурюють по черзі ванні отримують МРТ-зображення, що відображає в досліджувані рідини гас і дистильовану воду для просторовий розподіл інтенсивності сигналу ядеркапілярного просочення, після чого як параметри ного магнітного резонансу (ЯМР). Тобто яскравість для визначення об'єму визначають масу виробу в кожної крапки зображення (пиксела) пропорційна обох випадках і розраховують об'єм води, що наінтенсивності сигналу ЯМР від відповідного еледійшла у виріб. Змочуваність виробу оцінюють по мента обсягу (воксела). У свою чергу, інтенсиввідношенню отриманих об'ємів. ність сигналу ЯМР пропорційна кількості резонуюНедоліком описаного способу є його складчих магнітних ядер у цьому векселі, а також ність, тривалість здійснення й обмеженість застозалежить від релаксаційних параметрів, що хараксування, оскільки метод орієнтований тільки на теризують швидкість відновлення рівноважної пористі матеріали, причому розміри пор повинні ядерної намагніченості й швидкості загасання сигбути приблизно однаковими. налу вільної ядерної індукції після радіочастотного В основу корисної моделі поставлене завданпорушення. Перераховані фактори індивідуальні ня такого вдосконалення відомого способу дослідля кожної речовини, завдяки чому на МРТ - зодження властивостей рідини, при якому за рахунок браженні можна чітко розрізнити будь-які дві речовикористання об'ємних зображень виробу й дослівини, що містять резонуючі ядра, у яких хоча б джуваної рідини як об'ємних параметрів забезпеодин із цих параметрів відмінний. чуються такі нові технічні ефекти, як можливість МРТ- зображення, отримані шляхом пошаровикористання виробу довільної форми й з будьвого сканування, можна перетворити в об'ємні якою структурою поверхні і, як наслідок, значно зображення, які будуть відображати просторовий спрощується й прискорюється процес дослідженрозподіл пикселів з однаковою яскравістю. Оскільня, а також розширюються технологічні можливоски яскравість пикселу однозначно пов'язана із сигті за рахунок того, що результати вимірів прониканалом від вокселу, то просторовому розподілу ючої здатності рідини можна використовувати для крапок, що мають однакову яскравість, можна попроектування пристроїв, заснованих на капілярних ставити у відповідність розподіл векселів з однаефектах, для оцінки ефективності мийних засобів, ковою інтенсивністю сигналу ЯМР. Якщо мова йде а також можливість моделювання й проектування про однорідні речовини із чітко позначеною гранивиробів, що використовують рідину як невід'ємний цею, то для кожного з них по даним пошарового компонент. МРТ- сканування можна побудувати свій об'ємний Для рішення цього завдання в способі досліобраз шляхом вибору шкали яскравості. 5 20436 6 Як речовини можна взяти досліджувану рідину чергу, те хнічні процедури, що супроводжують прой контактуючий з нею неметалевий виріб. Можливі понований спосіб дослідження рідин, дозволяють кілька варіантів такого дослідження, залежно від вирішува ти й зворотне завдання - за допомогою їхньої хімічної структури. добре проникаючої рідини одержати детальну ін1. У структур у як рідини, так і виробу входять ті формацію про поверхню виробу, наприклад, абрасамі магнітні ядра, що дають прийнятний сигнал зивного інструмента, що корисно для оцінки його на МР- томографі, наприклад, протони. Тоді при зношування. Оскільки в ході реалізації способу пошаровому МР-скануванні можна одержати МРТдослідження рідин передбачається одержання зображення, на яких рідина й виріб представлені у об'ємного зображення поверхні виробу, то в рамвигляді фрагментів з різною яскравістю. Задавши ках рішення зазначеного зворотного завдання модля об'ємної реконструкції той або інший рівень жливі моделювання й проектування виробів. Це яскравості із цих фрагментів можна одержати об'особливо актуально для виробів, у яких викорисємні зображення як для рідини, так і для виробу. товується рідина як невід'ємний компонент. Результати виміру - об'ємні параметри як для ріДля ілюстрації пропонованого способу на Фіг.1 дини, так і для виробу виходять за один сеанс МРі 2 представлено зображення пластмасової збірної сканування на тому самому частотному каналі деталі. Зліва 1 - зображення отримано шляхом томографа. сканування на звичайному оптичному сканері (hp 2. У структурі рідини присутні атоми, що мають pcs 1215), справа 2 - зображення отримано шлямагнітні ядра, що дають прийнятний сигнал на МРхом об'ємної МРТ- візуалізації на МР-томографі томографі, наприклад, протони, а в структурі виTomikon S50 (фірми "Broker"). Об'ємна обробка робу ті ядра, які присутні в рідині, відсутні або даМР-зображень проведена за допомогою програм ють занадто слабкий сигнал, зате в стр уктурі виParaVision(тм) v.1.0 (IRIX 5.3) і Image 1.34s (MS робу є інші атоми, у яких є магнітні ізотопи, що Windows XP). дають прийнятний сигнал на МР-томографі, наПриклад конкретної реалізації пропонованого приклад, кремній (29Si) або фосфор (31Р) або вугспособу. Проводилося дослідження властивостей лець (13С) або натрій (23Na) або ін. Тоді для одерводопровідної води, а саме, оцінювалася пронижання об'ємних параметрів для рідини й виробу каюча здатність цієї рідини. Для цього воду привопотрібні два сеанси МР-сканування: один - на часдили в контакт із неметалічним збірним виробом тотному каналі, на якому добре реєструється сигпластмасовим гвинтом, на якому нагвинчена пласнал від ядер, що втримуються в рідині, іншої - на тмасова гайка (див. Фіг.). На гранях гайки заводсьчастотному каналі, пристосованому для реєстрації ким способом були вигравірувані борозни, що ядер, що входять у стр уктур у виробу. утворюють технологічний малюнок. Внаслідок цьо3. У структурі виробу відсутні ядра, що дають го даний виріб виконував роль еталона, у якого є прийнятний для реєстрації сигнал ЯМР. Звичайно борозни двох масштабів - великі - для різьблення це виробу із твердих матеріалів (камінь, скло, кей дрібні - від гравірованого малюнка. Контактна раміка й т.д.). Такі вироби доступні для реєстрації взаємодія рідини й виробу забезпечувалося за рентгенівськими методами. Об'ємні параметри рахунок того, що виріб поринали в посудину з вовиробу виходить методами рентгенівської комп'юдою. Сама посудина містилася в МР-томографі, на терної томографії РКТ. Об'ємні параметри рідини якому проводилося магнітно-резонансного скануодержують методом МРС. вання. У результаті МРС отримували МР4. У тому випадку, якщо виріб з якихось причин зображення від протонів води, що заповнювала не можна досліджувати методами МРТ і РКТ, то об'єм посудини й контактувала з виробом - заповдослідження рідини можна провести на еталоннонювала об'єм на його периферії, прилягала до му виробі, на поверхні якого пророблені різномасйого поверхні, проникала в порожнини і борозни. штабні борозни, отвори й інші поглиблення, які Випаданню сигналу на фрагментах МРповинні заповнюватися досліджуваною рідиною. зображення (їм відповідали ділянки з нульовою Об'ємні параметри рідини роблять методом МРС, яскравістю) відповідало влученню в зону зрізу, що а об'ємні параметри виробу - на підставі результасканується, або фрагменту виробу, або повітря. тів вимірів фізичними методами або розрахункоПо цих ділянках проведена об'ємна реконструкція, вим шляхом. що дозволило провести побудову образа, близькоПри всіх перерахованих варіантах дослідженго до об'ємного зображення самого виробу. ня рідини об'ємне зображення рідини отримують Завдяки тому, що МР-сканування проводилось методом МРС. Оскільки рідина контактує з поверз високим просторовим дозволом 0,25мм, усерехнею виробу, то об'ємне зображення рідини є як дині циліндричного об'єму можна помітити навіть би "зліпком" від поверхні виробу. Завдяки здатносслід від нитки, за допомогою якої фіксувалося поті магнітних полів проникати усередину неметалічложення деталі усередині ємності, наповненою ної речовини можливе дослідження рідин шляхом водою. У різьбові борозни гвинта і великі борозни, заповнення ними неметалічних виробів довільної вигравірувані на гайці, вода проникала, тому ці форми з довільним рельєфом поверхні. борозни видні на зображенні. У той же час на об'У результаті значно спрощується й прискорюємному зображенні виробу не проглядаються дріється процес дослідження, а також розширюються бні борозни, що утворюють те хнологічний малютехнологічні можливості за рахунок того, що ренок, нанесений на гранях гайки. Це означає, що зультати вимірів проникаючої здатності рідини проникаюча здатність води достатня для проникможна використовувати для проектування принення у великі борозни (0,5-1мм), але недостатня строїв, заснованих на капілярних ефектах, для для проникнення в більш дрібні борозни (0,25мм і оцінки ефективності мийних засобів і ін. У свою менш). 7 20436 8 Темні ділянки на Фіг.2 відповідають сигналу чої здатності нової рідини немає необхідності щоводи, розподіленої навколо виробу. Зіставляючи разу заново робити РКТ або переходити на інший по отриманим МР-зображенням об'ємні параметри канал для проведення МРС, щоб оцінити об'ємні досліджуваної рідини й відомі об'ємні параметри параметри виробу. Досить взяти за основу один еталонного виробу, можна відзначити, що вода раз обмірювані об'ємні параметри даного виробу. добре проникнула в глибокі різьбові борозни, але Методи об'ємної обробки даних РКТ і МРТ в не проникнула в дрібні борозни. Вимірявши ширинаш час добре розвинені і не потребують якоїну й глибину дрібних борозен на еталоні можна небудь адаптації до пропонованого способу. За стверджувати, що досліджувана рідина не зможе допомогою сучасних графічних засобів можна заповнити такі ж або більше дрібні борозни і на сполучати зображення від двох об'ємних зобрадовільно обраній поверхні з такого ж матеріалу. жень, щоб наочно представити й кількісно оцінити Якби аналогічні виміри об'ємних параметрів були наскільки структура поверхні досліджуваного випроведені на еталонному виробі, на якому нанесеробу відрізняється від поверхні контактуючої з ним ні борозни різної ширини й глибини, то можна було рідини. Це дозволяє найбільш адекватно зіставити б точніше вказати проникаючу здатність досліджуоб'ємні параметри порівнюваних речовин, що певаної рідини. ребувають у контакті - рідина і неметалічний виріб, Помітимо, що звичайно зіставлення об'ємних оцінити проникаючу здатність рідини, зокрема, параметрів виробу відбувається в рамках дослімийних засобів, а у випадку, якщо заздалегідь відження властивостей різних рідин, що контактують домо, що проникаюча здатність рідини досить веіз ним. Якщо при цьому немає підстав вважати, що лика, то одержати об'єктивну інформацію про виріб деформується або руйнується через вплив структур у поверхні виробу. рідин, то при переході до дослідження проникаю Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601