本發(fā)明涉及靜電霧化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靜電霧化液滴帶電量的檢測裝置。

背景技術(shù)：

靜電霧化技術(shù)在靜電噴涂、噴墨印刷、液體燃料的霧化、電推進、荷電水霧除塵、農(nóng)藥噴灑、電噴霧電離質(zhì)譜、水霧滅火、靜電紡絲等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。在靜電霧化過程中，液滴帶電量直接影響到霧化液滴顆粒大小和液滴霧化效率，準(zhǔn)確測量液滴帶電量可為靜電霧化裝置的性能評價和優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù)。因此，有必要開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量準(zhǔn)確且能夠滿足在線測量要求的靜電霧化液滴帶電量的檢測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點或不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種靜電霧化液滴帶電量的檢測裝置，該檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，采用非接觸式測量方式，不破壞液滴本身的物理特性，能夠準(zhǔn)確地在線測量液滴帶電量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具有如下構(gòu)成：

一種靜電霧化感應(yīng)荷電液滴帶電量的檢測裝置，該檢測裝置包括儲液罐、水泵、噴嘴、一對呈平行布置的高壓電極、成像系統(tǒng)、計算機，噴嘴依次與水泵和儲液罐相連通；噴嘴口位于一對高壓電極之間；成像系統(tǒng)位于高壓電極的一側(cè)，并與計算機相連接；噴嘴產(chǎn)生的液滴在高壓電極形成的高壓靜電場作用下感應(yīng)荷電，形成感應(yīng)荷電液滴；成像系統(tǒng)感記錄感應(yīng)荷電液滴離開噴嘴后的曲線運動軌跡，并將該曲線運動軌跡的圖片和視頻傳輸至計算機，計算機計算出感應(yīng)荷電液滴的帶電量。

所述成像系統(tǒng)通過USB接口將其獲取的感應(yīng)荷電液滴曲線運動軌跡的圖片和視頻傳輸至計算機。

所述成像系統(tǒng)由高速相機和用于支撐高速相機的相機支架組成。

所述高速相機的幀率在3000fps以上。

所述高速相機的鏡頭中心垂直于所述一對高壓電極所在平面。

所述噴嘴與水泵之間還設(shè)有用于控制液體流速的流量閥。

所述噴嘴通過水管與流量閥相連通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用非接觸式測量方式，通過高速相機記錄感應(yīng)荷電液滴的運動軌跡，不改變液體荷電狀態(tài)，利用運動方程和力學(xué)方程計算得出液滴帶電量，能夠得到準(zhǔn)確的在線測量結(jié)果；結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。

圖2是本發(fā)明中成像系統(tǒng)的組成示意圖。

圖3是本發(fā)明中感應(yīng)荷電液滴的運動軌跡示意圖。

圖4是本發(fā)明中感應(yīng)荷電液滴的受力分析圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實施方式，圖中相同的結(jié)構(gòu)和功能的器件已用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)出，附圖只是用于幫助解釋本發(fā)明，并不代表本發(fā)明范圍的限制，同時，附圖并未按比例畫出。

如圖1和圖2所示，一種靜電霧化液滴帶電量檢測裝置，包括儲液罐1、水泵2、流量閥3、水管4、噴嘴5、一對高壓電極6、成像裝置7和計算機8。

所述噴嘴5用于形成液滴，依次經(jīng)水管4、流量閥3和水泵3，與儲液罐1相連通。

所述一對高壓電極6用于形成高壓靜電場，呈平行布置，噴嘴5設(shè)置于一對高壓電極6之間。噴嘴5產(chǎn)生的液滴在高壓電極6形成的高壓靜電場作用下感應(yīng)荷電，形成感應(yīng)荷電液滴；感應(yīng)荷電液滴離開噴嘴5后，在重力、浮力和電場力的作用下作曲線運動。

所述成像系統(tǒng)7用于記錄感應(yīng)荷電液滴離開噴嘴5后的曲線運動軌跡，并將該曲線運動軌跡的圖片和視頻通過USB接口傳輸至計算機8。具體實施例中，成像系統(tǒng)7由高速相機71和相機支架72組成，見圖2；高速相機71的幀率在3000fps以上；成像系統(tǒng)7工作時，通過調(diào)節(jié)相機支架72，來確保高速相機71的鏡頭中心垂直于所述一對高壓電極6的所在平面。

所述計算機8通過感應(yīng)荷電液滴的曲線運動軌跡圖片和視頻，計算其帶電量。如圖3、4所示，液滴在高壓電極6形成的高壓靜電場作用下感應(yīng)荷電，感應(yīng)荷電液滴在脫離噴嘴5后，受到重力、浮力和電場力的共同作用，作曲線運動，高速相機71記錄下其運動軌跡，通過高速相機71獲取的感應(yīng)荷電液滴圖片，可以得到相鄰時刻感應(yīng)荷電液滴的位置9、10。根據(jù)液滴相鄰時刻的位置關(guān)系，可列出如下方程：

F_垂直＝F_E×cosθ+F_浮-mg

其中：F_浮＝ρ_空×V_水滴，V_水滴是液滴的體積，ρ_空表示空氣的密度，m＝ρ×V_水滴，g為重力常數(shù)，F(xiàn)_E＝Q_水滴×E，電場強度E可以通過不同的電場分布規(guī)律進行具體計算。

Q_水滴為隨時間t變化的量，用函數(shù)Q(t)表示，θ與d在高速攝像條件下可直接通過觀測得到。

所以，F(xiàn)_垂直＝Q(t)×E×cosθ+F_浮-mg

根據(jù)牛頓第二定律，有a＝F/m

在高速攝像狀態(tài)下，可將兩次曝光時間Δt內(nèi)的水滴位移(垂直方向)視為勻速運動，通過S_n＝V_n×Δt可求得V₁、V₂......V_n。

V_n-V_n-1即為水滴在第n個時間單位內(nèi)的加速度a_n。

通過a_n與t的對應(yīng)關(guān)系，可求得離散函數(shù)a(t)。

綜上可知，Q(t)＝{[a(t)+g]m-F_浮}/E×cosθ。

值得說明的是，上述實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范同之外。