[發明專利]一種液滴霧化實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201710942513.8
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107807026A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 劉福水;康寧;黎一鍇;花陽;史中杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N21/84
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,楊志兵

1.一種液滴霧化實驗裝置，其特征在于，包括：液滴生成單元、液滴振動單元和信號控制單元；

所述液滴生成單元用于生成液滴并將生成的液滴滴在所述液滴振動單元上；

所述液滴振動單元包括壓電陶瓷(11)和金屬圓薄片(10)，所述壓電陶瓷(11)粘結在所述金屬圓薄片(10)的中心形成壓電陶瓷金屬片；

所述信號控制單元用于產生頻率和電壓可調的電信號，該電信號加載在所述壓電陶瓷金屬片上，當信號控制單元產生的電信號的頻率與所述壓電陶瓷金屬片的共振頻率相同時，所述壓電陶瓷金屬片發生周期性振動，其上的液滴發生霧化；通過改變壓電陶瓷金屬片的共振頻率改變作用在所述液滴表面慣性力的頻率，通過調節所述信號控制單元產生的電信號的電壓改變作用在所述液滴表面慣性力的幅值。

2.如權利要求1所述的液滴霧化實驗裝置，其特征在于，還包括可視化單元，所述可視化單元中通過高速相機(16)記錄液滴霧化過程。

3.如權利要求1所述的液滴霧化實驗裝置，其特征在于，還包括信號采集單元，所述信號采集單元用于測量并采集所述壓電陶瓷金屬片的加速度，并采集壓電陶瓷金屬片上加載的電信號。

4.如權利要求1、2或3所述的液滴霧化實驗裝置，其特征在于，所述液滴生成單元中通過移液器(9)吸溶液產生液滴。

5.如權利要求1、2或3所述的液滴霧化實驗裝置，其特征在于，所述液滴振動單元還包括：夾子(13)、萬向支架(14)、垂直升降臺(7)和水平工作臺(6)；

所述夾子(13)用于固定所述壓電陶瓷金屬片；

所述夾子(13)固定在所述萬向支架(14)上，通過所述萬向支架(14)調節所述壓電陶瓷金屬片的水平度；

所述萬向支架(14)固定在所述垂直升降臺(7)上，通過所述垂直升降臺(7)調節所述壓電陶瓷金屬片的高度；

所述垂直升降臺(7)固定在所述水平工作臺(6)上，通過所述水平工作臺(6)調整所述垂直升降臺(7)的水平度。

6.如權利要求2所述的液滴霧化實驗裝置，其特征在于，所述可視化單元中還包括：延遲控制器(15)；所述延遲控制器(15)與用于控制加載到所述壓電陶瓷金屬片上電信號通斷的開關(5)相連，當所述開關(5)閉合時產生階躍信號發送給所述延遲控制器(15)，所述延遲控制器(15)收到該階躍信號后，延時觸發所述高速相機(16)開始拍攝。

7.如權利要求2或6所述的一種液滴霧化實驗裝置，其特征在于，所述可視化單元中還包括光源(4)和均光片(8)；通過所述光源(4)和均光片(8)為所述高速相機(16)拍攝提供亮度均勻的光。

8.一種液滴霧化實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.將壓電陶瓷(11)粘結在金屬圓薄片(10)的中心形成壓電陶瓷金屬片；

S2.將用于產生頻率和電壓可調的電信號的信號發生器(1)與所述電陶瓷金屬片連接形成回路，并在回路上設置開關(5)；

S3.將所述電陶瓷金屬片的水平度和高度調至設定值，將配置好的實驗所需液滴滴在所述電陶瓷金屬片中心；

S4.調節所述高速相機(16)的位置，令其拍攝方向與所述電陶瓷金屬片中心線相垂直；

S5.調節所述信號發生器(1)的頻率和電壓為設定的實驗目標值，按下所述開關(5)接通回路，所述電陶瓷金屬片中心的液滴發生霧化，通過所述高速相機(16)進行拍攝；

在上述實驗過程中，通過改變壓電陶瓷金屬片的共振頻率改變作用在所述液滴表面慣性力的頻率，通過調節所述信號發生器(1)產生的電信號的電壓改變作用在所述液滴表面慣性力的幅值。

9.如權利要求8所述的液滴霧化實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：所述步驟S2中，在所述開關(5)處設有用于控制高速相機(16)的延遲控制器(15)；所述步驟S5中通過當所述開關(5)閉合時產生階躍信號發送給所述延遲控制器(15)，所述延遲控制器(15)收到該階躍信號后，延時觸發所述高速相機(16)開始拍攝。