上海金相环境科技有限公司

JXWNP-WJS-1型水下在线微气泡实时动态观测系统

（图1）

金相环境主导的 ISO 21910-2 国际标准正式出版发布

       2025年5月11日，由上海金相环境科技有限公司主导、金相环境陈鲁海作为第一起草人的国际标准 ISO 21910-2 “Fine bubble technology - Characterization of microbubbles - Part 2：In-situ dynamic image analysis method” 正式出版发布。该标准的前身，中国颗粒学会于2021年11月22日发布的团体标准T/CSP 8-2021《颗粒技术 微气泡粒径测量 浸入式动态图像法》，其立项单位和第一起草单位同样是金相环境，第一起草人陈鲁海。

（图2）

       微细气泡技术作为一门新兴学科和次底层技术，在现代工业和科学研究中焕发出蓬勃的生命力，广泛应用于环境治理、食品加工、生物医药和大健康、土壤修复（包括盐碱地改良）、农林牧渔（包括水肥一体化技术及农业废弃物资源化利用）、工业清洗（包括晶圆清洗/文物清洗/飞机轮船清洗）、民用清洗（包括洗衣机/洗碗机/卫浴产品）等领域。其中的微气泡技术，以其时间可控的过程工程、选择性的靶向作用等特性，在工业气浮和矿物浮选、提高石油三采效率和油水分离、同位素分离等国防科技应用上取得丰硕成果。微气泡的表征是确保这些技术有效性和可靠性的关键环节。

      不同于超细气泡（纳米级）的超强稳定性，微气泡是一个易失动态体系，实验室检测无法实时反映微气泡体系在生产实践过程中随时间和空间变化的动态过程。此次出版发布的 ISO 21910-2 国际标准采用基于原位动态图像分析技术的微气泡表征方法，能够在不干扰气泡生成和运动过程的情况下，实时捕捉气泡的动态行为。通过高速摄像技术和图像处理算法，创新易失样品的动态无损检测技术关键，精确测量气泡的尺寸、形状、分布和运动轨迹等关键参数。与传统的离线分析方法相比，原位动态图像分析方法具有更高的精度和实时性，能够更准确地反映微气泡在实际应用中的行为特征，为各种工业应用实践场景中生产工艺的优化和过程参数的设计提供了有效的、量化的依据。

JXWNP-WJS-1型水下在线微气泡实时动态观测系统

       微纳气泡技术的应用场景极其丰富：水产养殖、栽培、灌溉、施肥、膜生物反应器、含塑料废水处理、稳定塘、城市污水处理、固-液和液-液分离污水处理设备、牛奶厂废水、肉加工厂、高尔夫球场水塘、啤酒厂污水处理、增氧泥浆细菌分解池、虾场、池塘泻湖、藻类控制、养牛场、鱼类运输、鱼类保鲜、环境保护、农业、浮选、污水处理、土壤改良、蔬菜种植、无土栽培、纳米气泡洗浴花洒、纳米气泡水龙头、医疗、健康养生，等等。
       正因为微纳米技术应用广泛，制备方法多样、发生设备多种，微纳米气泡直径不同性能效用差别巨大，因此人们迫切希望有检测微纳米气泡直径的设备。目前有一些实验室仪器可以检测到水样中微纳米气泡的直径，但是当微纳米气泡水样从科研生产实践的实体中取出，送往实验室的途中，微米级气泡基本散失、纳米级气泡也有部分灭失和状态改变，检测结果不能反映科研生产的实践水体中微纳米气泡的真实作用状态，使得科研没有实时数据支撑，也就无法量化指导生产实践中气泡尺寸控制的最佳效果状态（量化数据的目的是不断接近最佳状态）。
       JXWNP-WJS-1型水下在线微米气泡实时动态观测系统（纳米气泡另有型号），正是为了解决科研生产实践中、“水下”“原位”“在线实时”“动态”“可甄别”这几个关键词而开发的检测设备。
       JXWNP-WJS-1型水下在线微米气泡实时动态观测系统适用在流体环境中观测悬浮的微米级颗粒、胶体、气泡类物质，进行在线、连续、原位地观测。由于采用显微实像技术，检测结果是“所见即所得”，不仅数据真实可靠，还可甄别颗粒、胶体、气泡类物质，比如测量气泡时可以采用“含孔自动切分分析”手段自动排除固体颗粒、胶体等干扰物质。该设备大大丰富了易失样品的观测、检验手段，帮助我们更为简易地了解此类微小物体的生成、运动、作用模式。
       该设备同样广泛适用于纤维工业、油脂、造纸、墨水、食品、橡胶、合成树脂、制药、采油、石油及其它高分子工业等的各种液体微粒悬浮体系，是大专院校、工矿企业等单位在科研生产实践过程中在线监视和控制产品性能，稳定及提高产品质量的新型手段。
       该设备具有结构紧凑、使用维护方便，观测迅速、结果可靠等特点。

（图3）

【主要技术指标】
图像分辨率：0.6～4 微米/像素
测量范围：1微米～100微米（其实数百微米也可测量，这个范围是考虑ISO关于微气泡的定义）
物距：13毫米（外壳最外层玻片到观测样品的距离）
变倍：0.7～4.5物理变倍、9档电动变倍
CCD摄像头：60帧（标配）～2000帧（选配）
***注：选配高速摄影需要配套专业软件、高亮灯光以及固态硬盘
外形尺寸L×W×H ：600×200×200（毫米）
防水：机头IPX7
仪器重童：约10公斤 
电源：AC 220V ±10 %，50Hz ±1% 
配套专业影像分析软件

（图4）软件设置界面-放大倍率可调

【设备构成和工作原理】
1 、设备构成
仪器主体由CCD摄像头，显微放大镜头，密闭透明外壳，防水数据线和机电控制箱组成。
并配备微机工作站，专业测量软件进行图像采集和分析。
2 、工作原理
仪器使用针对环境的结构设计，保证密闭环境下的密封、防蚀的工作需求。通过在液体中的显微镜头获得实时的样品图像。图像传至微机工作站中对图像进行筛选分辨，测量，统计数据。

【示例】
提示1、气源为空气时，可以直接在环境中采集气源；气源为纯氧、臭氧、氢气时，需要准备好相应的气源钢瓶或发生器。
提示2、200帧/秒及以上的高速摄影需要高亮光源；计算机需要配固态硬盘。

（图5）打开测量图片

（图6）标定图片

（图7）单阈值目标选取

（图8）分析目标选取并着色

（图9）目标分析选项

       
（图10）自动切分分析

（图11）分析结果参数列表

以上产品由上海中晨数字技术设备有限公司制造、上海金相环境科技有限公司技术授权。

【上海中晨简介】
       上海中晨数字技术设备有限公司获2019年度国家科技进步二等奖。公司依托国内著名高校和科研单位，广泛采用国内外有关专家的最新科技成果，着重胶体与界面、粉体技术、纺织纤维等性能测量技术产品的开发。本公司产品可广泛用于化妆品、选矿、造纸、医疗卫生、建筑材料、超细材料、环境保护、海洋、化工、石油、喷涂、油漆油墨、印染、纺织、集成光学、液晶显示器等行业。公司的客户群不仅包括国内各大高等院校和科研院所，而且还包括苹果、3M、西部数据WD、富士康、三星电子、日月光、HOYA光学、友达光电、飞利浦、LG化学等一大批跨国企业，以及中石油、中石化、中海油、华为、比亚迪、宁德时代、京东方、隆基股份、欣旺达、德赛电池、合力泰、长电科技、华天科技、天合光能、长信科技、OPPO、VIVO、宁夏东方、水晶光电、彩虹控股、威远生化等上市公司，及国内的海关、防疫检验、质量监督检验所、博物馆、医疗机构等政府事业单位，产品远销美国、日本、韩国、巴西、马来西亚、泰国、印度、印度尼西亚、新加坡、智利和我国香港、澳门、台湾地区等。
       公司研发和生产接触角测量、表界面张力测量、Zeta电位测量、LB膜界面测量、单纤维测量、束纤维测量、织物测量、显微测量、试验机定制等八大系列60多种专业仪器，拥有其软、硬件自主知识产权，能够保障用户的售后维护、升级、服务的权利。
       中晨的注册商标“powereach”意为“力量源于每个人”，体现了上海中晨“以人为本、员工和用户是公司最大的财富”的核心价值观和企业文化。