[发明专利]粉末射流特性的检测方法及装置

说明书

一种粉末射流特性的检测装置，包括：活动组件，其包括吸附构件和支撑构件，所述吸附构件设置为吸附射流中的粉末，所述支撑构件设置为支撑所述吸附构件；连接组件，用于将所述活动组件固定至喷射基板上。以及粉末射流特性的检测方法。通过采用“捕捉‑测量”一体化的检测方法及装置，利用专用的吸附构件捕捉高速粉末，对射流的影响小、粉末信息保存完整，借助设备内嵌的标尺可直接读取特性参数和便于后续处理获取更全面的特性参数，有利于高速粉末射流的科学研究与工程应用。

技术领域

本发明属于高速两相流动和检测仪器技术领域，具体涉及粉末射流特性的检测方法及装置。

背景技术

高速粉末射流是由高速运动的气体和固体粉末颗粒组成，常被用于表面喷涂和零件加工。高速粉末射流的特性参数是用于表征粉末射流在一定位置(通常为平面基板)的量化参数，包括粉末喷射量、粉末空间分布、粒径分布等。高速粉末射流的特性参数影响喷涂或加工的质量、效率等，检测方法及装置的开发具有重要意义。

目前，通常采用光学检测方法及装置，如高速摄影法(High-speed Photography)、粒子图像测速法(Particle Image Velocimetry，PIV)等。这些方法具有如下优点：1)测量精度高。光学检测属于非接触测量，对射流本身没有干扰，可保证较高的测量精度；2)自动化程度高。该方法的检测过程人为因素较少，数据处理通常采用专用软件，有利于实时检测。因此，光学检测方法在粉末射流的特性检测中广泛使用。

但是，用于喷涂或加工的高速粉末射流具有运动速度快、运动方向复杂、颗粒浓度高等特点，对于上述的光学检测方法及装置提出了挑战，包括：1)测量高速颗粒困难。光学检测方法需要捕捉颗粒的运动，对于高速颗粒的检测，需要高规格的元器件和装置，产生较大的检测成本；2)测量复杂运动颗粒困难。喷涂或加工过程中，由于存在复杂高速气体运动、喷嘴壁面碰撞、基板碰撞、颗粒间碰撞等干扰，颗粒的运动方向具有较大的分散性。这对于基于颗粒捕捉的光学检测方法，提出了极大的挑战；3)测量高浓度射流困难。用于喷涂或加工的射流通常要进行一定程度的汇聚，中心处的颗粒浓度较大，对于光学检测方法，颗粒分辨困难；4)操作环境要求高。为了保证精密检测仪器正常工作和使用寿命，通常对操作现场的环境参数有较高的要求，如一定的温度、湿度、粉尘含量等。然而，喷涂或加工现场的环境复杂，较难保证稳定可控的操作参数；5)检测成本高。精密仪器的购买成本和使用成本较高，对于工业应用有一定的经济门槛；6)非直接测量。对于某些射流参数，如喷射质量，光学检测方法无法直接获取，间接的测量对精度、周期均有影响。

综上，现有的检测方法无法完全满足高速粉末射流特性的检测需要，亟待开发一种替代性或补充性的检测方法，应具有成本较低、操作简便、通用性强、多参数直接测量的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉末射流特性的检测方法及装置。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提出一种粉末射流特性的检测装置，包括：活动组件，其包括吸附构件和支撑构件，所述吸附构件设置为吸附射流中的粉末，所述支撑构件设置为支撑所述吸附构件；连接组件，用于将所述活动组件固定至粉末射流喷射基板上。

根据本发明的一具体实施方案，所述吸附构件为透明或半透明的粘弹性材料。

根据本发明的一具体实施方案，所述粘弹性材料为聚丙烯酸甲酯。

根据本发明的一具体实施方案，所述支撑构件包括导流结构，该导流结构具有一系列的小立柱，所述小立柱根部固定在所述支撑构件底部，穿过所述吸附构件并且伸出一定高度。

根据本发明的一具体实施方案，设定射流中心为坐标圆心，所述小立柱在垂直于射流的平面内沿径向方向交替排列。

根据本发明的一具体实施方案，所述支撑构件包括支撑结构和锚固结构，所述锚固结构位于所述支撑结构底部。