[發明專利]一種測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的裝置和方法

有效

• 申請號: 201711472252.4
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108254633B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 梁財;胡駕緯;周群;王延濤;陳曉平;吳新;劉道銀;段倫博
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R29/24
• 分類號: G01R29/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的裝置，其特征在于：該裝置包括底座(1)、安裝在所述底座(1)上的支架(2)、安裝在所述支架(2)上的夾箍(4)、固定在所述夾箍(4)上的圓管滑軌(5)、安裝在所述圓管滑軌(5)上的通式法拉第杯(6)、與所述通式法拉第杯(6)對應設置的法拉第杯(7)、與所述通式法拉第杯(6)和法拉第杯(7)信號連接的靜電計(9)、與所述靜電計(9)信號連接的計算機(12)、安裝在所述支架(2)上的懸掛顆粒(16)；所述支架(2)包括安裝在底座(1)上的支架豎直段(21)和固定在所述支架豎直段(21)上的支架水平段(22)，夾箍(4)一端通過旋鈕(3)安裝在支架豎直段(21)上，另一端與圓管滑軌(5)固定連接，懸掛顆粒(16)安裝在所述支架水平段(22)上；

所述通式法拉第杯(6)包括同軸的外管(61)和內管(62)、位于所述外管(61)和內管(62)之間將二者固定絕緣的絕緣棒(63)，內管(62)通過第一同軸電纜線(8)與靜電計(9)的一個信號輸入端相連；所述圓管滑軌(5)下半段穿過內管(62)，與內管(62)的同軸，且圓管滑軌(5)的末端與外管(61)末端平齊；

所述法拉第杯(7)包括同軸的內筒(72)和外筒(71)、位于所述內筒(72)和外筒(71)之間將二者固定絕緣的絕緣層(73)，內筒(72)通過第二同軸電纜線(10)與靜電計(9)的另一個信號輸入端相連，所述靜電計(9)的信號輸出端通過數據傳輸線(11)和計算機(12)連接。

2.根據權利要求1所述的測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的裝置，其特征在于，所述懸掛顆粒(16)通過絕緣細線(15)和掛鉤(14)懸掛在支架水平段(22)上并位于內筒(72)正上方，所述法拉第杯(7)位于通式法拉第杯(6)下方。

3.根據權利要求1所述的測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的裝置，其特征在于，所述外管(61)和外筒(71)均接地。

4.根據權利要求1、2或3所述的測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的裝置，其特征在于，所述圓管滑軌(5)的直徑大于試樣顆粒當量直徑且小于兩倍試樣顆粒當量直徑。

5.一種測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)旋轉旋鈕(3)使圓管滑軌(5)與水平面所成夾角大于試樣摩擦角，將法拉第杯(7)放置于圓管滑軌(5)末端出口的下方，保證滑動顆粒(13)能準確落入法拉第杯(7)的內筒(72)中；調整絕緣細線(15)的長度使懸掛顆粒(16)處于圓管滑軌(5)出口附近，且在法拉第杯(7)上方；

2)將滑動顆粒(13)放置于圓管滑軌(5)的入口處，并在重力的作用下開始下滑進入通式法拉第杯(6)的內管(62)；滑動顆粒(13)滑過圓管滑軌(5)時，利用通式法拉第杯(6)和靜電計(9)測量出滑動顆粒(13)的碰撞前帶電量，并傳輸給計算機(12)；

3)滑動顆粒(13)離開圓管滑軌(5)，與懸掛顆粒(16)碰撞，并落入法拉第杯(7)的內筒(72)中；懸掛顆粒(16)繞著掛鉤(14)做圓周運動，由靜電計(9)采集出滑動顆粒(13)與懸掛顆粒(16)碰撞后的帶電量，并傳輸給計算機(12)；

4)利用懸掛顆粒(16)碰撞后的帶電量減去碰撞前帶電量，就計算出滑動顆粒(13)與懸掛顆粒(16)碰撞后產生的靜電電荷量。

6.根據權利要求5所述的測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的方法，其特征在于，所述步驟2)中滑動顆粒(13)通過通式法拉第杯(6)的內管(62)的時間大于靜電計(9)的采樣時間。

7.根據權利要求5或6所述的測量顆粒與顆粒碰撞產生靜電的方法，其特征在于，所述步驟1)中的試樣摩擦角為滑動顆粒(13)恰好能從圓管滑軌(5)自由下滑時的傾角。