[发明专利]一种喷雾粒径分布二维扫描检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物基材料成型技术及装备领域中喷雾粒径分布检测领域，更具体地说，是涉及一种基于精密伺服驱动二维扫描的脉冲喷雾粒径分布检测装置和方法。 

背景技术

包装是食品制造过程的独立元素，给人们生活带来便利。绿色包装是实现包装工业可持续发展，减少因包装而带来的环境污染问题的重要途径，可食性包装膜及蔬菜基材料以其原料来源丰富、可持续、可食、无污染等优越性，成为新兴包装领域研究的一大热点。蔬菜复合纸大豆蛋白液喷涂技术，采用蛋白液电子脉冲喷涂方法，通过设置脉冲喷涂的流量、气压、液压等相关参数，将特定配比蛋白溶液通过高频脉冲喷嘴喷出，形成扇形喷雾，涂覆在相关基材上，经过烘干、整形，形成复合包装材料。喷涂雾化的物理过程，直接关系复合材料的相关性能指标。喷涂的均匀性，粒径的一致性，喷雾颗粒空间密度分布等性能参数对最终覆膜的性能具有直接而重要的影响。扇形喷雾颗粒的粒径大小、密度分布等物理参数，不仅与喷头物理结构有关，同时与喷雾气压、液压、流量及喷嘴脉冲频率直接相关。针对不同参数下喷雾的雾化性能，需要设计大量的比对实验。不仅要测量喷雾的轮廓造型，还需要研究喷雾的粒径分布。 

由于喷雾本身存在气液两相流的物理特性，在空间中分布较为复杂。在扇形喷雾轮廓内部，喷雾的空间密度与粒径分布随着喷涂参数的变化而变化。在某一确定喷涂参数条件下，喷雾的粒径分布与扇形喷雾空间密度分布形成某种动态稳定状态。研究人员利用激光粒度仪能够检测到空间中某喷雾确定位置的相关粒径大小。扇形喷雾在空间中，不同位置的喷雾粒径存在不同的分布特性。局限于激光粒度仪设备的使用方式，很难将其移动，来实现对喷雾轮廓内各个 位置的粒径进行实时测量,进而难以表述喷雾在空间中整体的喷涂特性与雾化情况。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，解决喷雾粒径分布检测技术的局限与不足，提供一种喷雾粒径分布二维扫描检测装置及检测方法。 

本发明喷雾粒径分布二维扫描检测装置，通过下述技术方案予以实现，所述二维扫描检测装置包括支撑台架，二维移动单元，线性模组，光栅尺，伺服驱动单元，伺服控制单元和激光粒度仪系统；所述激光粒度仪系统由激光光源部分和激光接收部分组成，所述激光光源部分包括激光光源和光源调整平台，激光光源内安装透镜；激光接收部分包括激光接收器、镜头、针孔和接收器调整平台，镜头安装在激光接受器的前端，镜头前方的调整平台顶端安装针孔； 

所述支撑台架由左底座、右底座、左立架、右立架、横梁和支撑架固定组成；二维移动单元由水平直线导轨、左垂直导轨和右垂直导轨组成；水平直线导轨固定在支撑架前侧面，光栅尺固定在支撑架上表面，水平直线导轨内安装水平线性模组，移动平台与水平线性模组固定，喷嘴安装在移动平台上；左垂直导轨固定于左立架上，左垂直线性模组固定于左垂直导轨内，右垂直导轨固定于右立架上，右垂直线性模组固定于右垂直导轨内，支撑架的两端分别设置于左垂直导轨和右垂直导轨内；伺服驱动单元由驱动喷嘴的水平移动伺服电机5、驱动支撑架的左垂直移动伺服电机和右垂直移动伺服电机组成，伺服控制单元控制伺服驱动单元；伺服控制单元连接运动控制计算机，激光接收器连接数据分析计算机； 

激光光源部分和激光接收部分水平对置，喷嘴置于激光光源部分和激光接收部分之间空间的上部位置，喷雾垂直向下喷出，利用喷嘴的移动，实现基于激光粒度仪的喷雾粒径二维扫描检测。 

上述线性模组是基于滚珠丝杠驱动的，所述水平直线导轨、左垂直导轨和右垂直导轨的两端分别安装极限位置限位器。 

所述伺服驱动单元通过联轴器将伺服电机与线性模组连接。 

本发明喷雾粒径分布二维扫描检测方法，按照下述步骤进行， 

S1：安装调节激光粒度仪系统，并保证激光光源部分和激光接收部分之间 有足够的空间能够放置喷雾粒径分布二维扫描检测装置； 

S2：安装需要进行测试的喷嘴，并调整喷嘴位置，保证喷嘴垂直向下； 

S3：启动运动控制计算机和数据分析计算机，通过控制左垂直移动伺服电机和右垂直移动伺服电机使水平支撑架配合激光粒度仪系统，处于合理的高度；通过控制水平移动伺服电机使得脉冲喷嘴配合激光粒度仪系统，处于激光粒度仪系统发射激光的正上方； 

S4：启动气泵，设置喷雾气压、液压，以及脉冲喷涂的频率； 

S5：喷雾稳定后，启动二维移动平台，根据设计好的路径，调整喷头和激光粒度仪光线的相对位置；