[發明專利]一種根據顆粒運動軌跡測量顆粒碰撞帶電的裝置和方法

在審

• 申請號: 201811589906.6
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109633293A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 梁財;丁冬冬;陳曉平;胡駕緯;周群;劉道銀;馬吉亮
• 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: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李想

1.一種根據顆粒運動軌跡測量顆粒碰撞帶電的裝置，其特征在于：包括高壓電源(1)，標尺(2)，可視化試驗箱(3)，機械爪(4)，碰撞平板(7)，高速攝像機(8)、真空泵(9)；所述的可視化試驗箱(3)內頂部設有機械爪(4)；所述的機械爪(4)用于夾持試驗顆粒；可視化試驗箱(3)上設有抽氣端口，該抽氣端口與真空泵(9)相連通；可視化試驗箱(3)的內底部設有碰撞平板(7)；可視化試驗箱(3)的兩側分別設有電極板(6)；一側電極板(6)與高壓電源(1)相連，一側電極板(6)接地；可視化試驗箱(3)的水平方向和垂直方向分別設有標尺(2)；高速攝影機(8)布置在可視化試驗箱(3)的外部。

2.根據權利要求1所述的根據顆粒運動軌跡測量顆粒碰撞帶電的裝置，其特征在于：所述的真空泵(9)將可視化試驗箱(3)空氣抽離，可視化試驗箱(3)內處于真空狀態。

3.根據權利要求1所述的根據顆粒運動軌跡測量顆粒碰撞帶電的裝置，其特征在于：所述的機械爪(4)的底端的水平高度高于電極板(6)頂端的水平高度。

4.根據上述權利要求1至3任一項所述的根據顆粒運動軌跡測量顆粒碰撞帶電的裝置碰撞試驗方法，其特征在于：試驗步驟如下：

1)、準備試驗設備，機械爪(4)夾持試驗顆粒；調整高速攝像機(8)的位置，確保高速攝像機(8)能對可視化試驗箱(3)內試驗顆粒的運動軌跡進行捕捉；

2)、采用真空泵(9)對可視化試驗箱(3)內抽真空，調節高壓電源(1)，使電極板(6)區域形成穩定均勻電場；

3)、開始試驗，控制開關(5)控制機械爪(4)張開，試驗顆粒由于重力向下運動，穿過均勻電場直至與碰撞平板(7)發生碰撞；此時試驗顆粒再次反彈至電場內；

4)、高速攝像機(8)捕捉試驗顆粒的運動軌跡，并將生成的運動軌跡圖像傳輸至計算機；經過計算得到顆粒運動過程中帶電量。

5.根據權利要求4所述的根據顆粒運動軌跡測量顆粒碰撞帶電的裝置碰撞試驗方法，其特征在于：步驟4)中根據顆粒的運動軌跡圖像，利用計算機圖像處理得到顆粒質心運動軌跡S(x,y)，通過如下公式得到試驗顆粒水平方向的運動分速度：

將得到的試驗顆粒水平方向的運動分速度，通過下式得到試驗顆粒水平方向的加速度：

將得到試驗顆粒水平方向加速度通過如下公式得到試驗顆粒的帶電量：

ma_x＝QE

上述式中為顆粒在t時刻水平方向分速度；為顆粒在t+Δt時刻的橫坐標；為顆粒在t時刻的橫坐標；Δt為時間間隔；為顆粒在t時刻水平方向加速度；為顆粒在t+Δt時刻的水平方向分速度；m為顆粒質量；a_x為顆粒水平方向分速度，Q為顆粒帶電量，E為顆粒動能。