[实用新型]一种颗粒物质动力学特性研究装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种颗粒物质动力学特性研究装置。

技术背景

颗粒物质广泛存在于星球表面和人类生存的环境中，例如自然界中沙石、土壤、浮冰、积雪等；日常生活中的粮食、糖、盐等；生产和技术中的煤炭、矿石、建材以及不少药品、化工品也为颗粒物质。对颗粒物质的深入认识将会对全球工业与经济的发展有极大助益。为防治泥石流、雪崩、浮冰、滑坡、沙漠化、地震等自然灾害，也必须了解颗粒物质的运动规律。另一方面，颗粒物质具有不同于其他物质的许多奇特性质，其基本规律远没有被认识清楚。因此吸引了物理学家的兴趣，成为活跃的研究领域。颗粒物质动力学特性研究是颗粒物质研究领域中非常活跃的分支，实验研究装置是是研究颗粒物质动力学特性的前提条件和必备基础。

在先技术中存在一种颗粒物质动力学特性研究装置(参见论文“振动颗粒混合物中的三明治式分离”，《物理学报》期刊52卷9期，页码：2244-2248)，具体方法是将盛有颗粒物质的玻璃圆筒容器与振动平台固定连接，由振动平台振动引起颗粒物质动力学特性变化，侧面观察颗粒物质分层情况，对颗粒物质动力学特性进行研究，此装置具有一定的优点，但是仍存在不足，只能提供颗粒物质振动环境，而不具备提供强电场环境的能力，即只能探索颗粒物质振动驱动下的动力学特性，对于电场驱动和多方式驱动情况无法进行研究。

发明内容

本实用新型的目的在于克服了上述在先技术的不足，提供一种颗粒物质动力学特性研究装置。

本实用新型包括振动平台、透明颗粒容器、成像物镜、图像采集器、高压电源、平台控制器。振动平台的振动面水平放置，透明颗粒容器固定设置在振动平台的振动面上方，透明颗粒容器的上表面设置有上表面透明导电层、下表面设置有下表面透明导电层，上表面透明导电层和下表面透明导电层分别与高压电源的两极连接。成像物镜设置在透明颗粒容器的上方，并与图像采集器连接；平台控制器与振动平台连接。

所述的振动平台为垂直振动平台、水平振动平台、组合式振动平台的一种。

所述的上表面透明导电层和下表面透明导电层为导电玻璃层、透明导电薄膜层、导电栅网结构层的一种。

所述的成像物镜为消色差成像物镜、复消色差成像物镜、平常成像物镜、相称成像物镜的一种。

所述的图像采集器为面阵电荷耦合器件、面阵互补型金属氧物半导体晶体管图像采集器、光学微通道板图像采集器的一种。

本实用新型中平台控制器与振动平台连接与控制，以及图像采集器对图像采集和处理分析，这些都是成熟技术。本实用新型的发明点在于提供一种颗粒物质动力学特性研究装置。

与现有技术相比，本实用新型可以同时产生颗粒物质的振动驱动和强电场环境，结构设计合理、实现所需费用低、使用操作便利，并且具有观测功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1，颗粒物质动力学特性研究装置包括振动平台1、透明颗粒容器2、成像物镜3、图像采集器4、高压电源5、平台控制器6。振动平台1的振动面水平放置，透明颗粒容器2固定设置在振动平台1的振动面上方，透明颗粒容器2的上表面设置有上表面透明导电层202、下表面设置有下表面透明导电层201，上表面透明导电层202和下表面透明导电层201分别与高压电源5的两极连接；成像物镜3设置在透明颗粒容器2上方，并与图像采集器4连接；平台控制器6与振动平台1连接。

振动平台1为电刺激振的垂直振动平台，透明颗粒容器2的上表面透明导电层202和下表面透明导电层201均为导电玻璃层，成像物镜3为消色差成像物镜，图像采集器4为面阵电荷耦合器件，高压电源5为直流高压发生器。

本实用新型工作过程为被研究颗粒物质放置在透明颗粒容器2中，平台控制器6与振动平台1连接，控制振动平台1产生垂直方向振动，并且调控振动幅值和振动频率，对透明颗粒容器2中的颗粒物质产生振动驱动；高压电源5两极分别于透明颗粒容器2的上表面透明导电层202和下表面透明导电层201，产生强电场，对颗粒物质产生电场激励。颗粒物质在振动驱动和电场作用下，会表现出特有的颗粒物质动力学特性。成像物镜3设置在透明颗粒容器2上方，并与图像采集器4连接，对处于振动和强电场环境中颗粒物质行为进行观测分析，研究颗粒物质动力学特性。

本实用新型提供了一种颗粒物质动力学特性研究装置，成功实现了可以同时提供振动驱动环境和强电场环境，结构设计合理、实现所需费用低、使用操作便利。