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原文传递用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统

专利名称：	用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统
摘要：	本发明涉及微米颗粒流测量设备技术领域，尤其涉及一种用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，包括压缩空气气源、质量流量控制器、颗粒分散器、撞击基底以及光学测量装置，质量流量控制器与压缩空气气源相连，颗粒分散器的进口与质量流量控制器相连，颗粒分散器的出口与泄放出口相连，撞击基底设置于泄放出口的正下方。本发明所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，能够将待测微米颗粒聚合物有效分散成单个待测微米颗粒，修正流体曳力对颗粒运动的影响，从而提高测量准确度。
专利类型：	发明专利
申请人：	清华大学
发明人：	方筑;张易阳;李晓伟;吴莘馨;董玉杰;张作义
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN201911371220.4
公开号：	CN111157407A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	谭云
分类号：	G01N15/00;G01N11/00;G;G01;G01N;G01N15;G01N11;G01N15/00;G01N11/00
申请人地址：	100084 北京市海淀区双清路30号清华大学
主权项：	1.一种用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，包括：压缩空气气源，所述压缩空气气源用于提供加速待测微米颗粒的压缩空气；质量流量控制器，所述质量流量控制器与所述压缩空气气源相连，所述质量流量控制器用于控制所述压缩空气的流量；颗粒分散器，所述颗粒分散器的进口与所述质量流量控制器相连，所述颗粒分散器的出口与泄放出口相连；所述颗粒分散器用于提供待测微米颗粒聚合物，并在所述压缩空气的作用下将所述待测微米颗粒聚合物分散为单个待测微米颗粒，所述单个待测微米颗粒从所述泄放出口流出；撞击基底，所述撞击基底设置于所述泄放出口的正下方，从所述泄放出口流出的所述单个待测微米颗粒与所述撞击基底的撞击平面进行撞击碰壁；光学测量装置，所述光学测量装置用于记录所述单个待测微米颗粒与所述撞击基底撞击碰壁前后的运动轨迹。 2.根据权利要求1所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，所述光学测量装置包括沿水平向依次设置的激光器、扩束器、高倍显微镜和高速摄像仪，其中，所述泄放出口与所述撞击基底对应设置于所述光学测量装置的上下两侧；所述激光器与所述扩束器间隔设置，所述扩束器与所述高倍显微镜间隔设置，所述高倍显微镜与所述高速摄像仪相连，其中，所述扩束器与所述高倍显微镜对应设置于所述泄放出口的左右两侧；所述激光器用于发出激光，所述扩束器用于对所述激光进行扩束形成激光束，所述激光束经过所述撞击基底的顶部区域后投影进入所述高倍显微镜和所述高速摄像仪中，所述高倍显微镜用于对所述单个待测微米颗粒撞击碰壁前后的运动进行放大，所述高速摄像仪用于记录放大后所述单个待测微米颗粒撞击碰壁前后的运动轨迹图像。 3.根据权利要求2所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，还包括图像数据处理装置，所述图像数据处理装置包括图像处理模块以及与所述图像处理模块连接的数据修正模块，所述图像处理模块用于对所述单个待测微米颗粒撞击碰壁前后的运动轨迹图像进行处理，获得二值化图像以及所述单个待测微米颗粒的运动参数；所述数据修正模块用于获取所述单个待测微米颗粒的临界粘附速度和恢复系数。 4.根据权利要求3所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，所述数据修正模块包括数据拟合子模块以及与所述数据拟合子模块连接的线性外推子模块，所述数据拟合子模块根据所述单个待测微米颗粒的运动参数，拟合获得所述单个待测微米颗粒在入射过程中的加速度和反弹过程中的加速度；所述线性外推子模块根据所述单个待测微米颗粒在入射过程中的加速度和反弹过程中的加速度，通过线性外推法获得所述单个待测微米颗粒撞击碰壁瞬间的入射速度和反弹速度。 5.根据权利要求4所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，所述数据修正模块还包括与所述线性外推子模块连接的数据处理子模块，所述数据处理子模块根据所述单个待测微米颗粒撞击碰壁瞬间的入射速度和反弹速度，计算获取所述单个待测微米颗粒的临界粘附速度和恢复系数。 6.根据权利要求1所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，所述压缩空气气源通过第一管路与所述质量流量控制器相连，所述第一管路上设有减压阀；所述质量流量控制器通过第二管路与所述颗粒分散器的进口相连，所述颗粒分散器的出口通过第三管路与所述泄放出口相连。 7.根据权利要求1所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，还包括与所述颗粒分散器的出口连接的旁通管路，所述旁通管路上设有流量控制阀。 8.根据权利要求1所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，还包括试验箱体，所述撞击基底和所述泄放出口均设置于所述试验箱体的内部。 9.根据权利要求1所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，所述泄放出口的延伸方向与水平面相垂直；所述撞击基底的撞击平面与水平面相平行；所述撞击基底的撞击平面的轴线与所述泄放出口的轴线相重合。 10.根据权利要求2所述的用于测量微米颗粒碰壁临界粘附速度和恢复系数的系统，其特征在于，所述高倍显微镜的放大倍数为15～750倍；所述高速摄像仪的帧率为1000～40000帧/秒。
所属类别：	发明专利