[发明专利]PIV荷电灰尘迁移运动特性测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种PIV荷电灰尘迁移运动特性测量装置及方法，涉及荷电灰尘测量装置及方法技术领域。所述测量装置包括灰尘荷电系统和PIV测量系统，所述灰尘荷电系统包括灰尘喷枪、金属支撑环、第一高压直流电源以及电晕线，所述PIV测量系统包括相互平行的上平板电极和下平板电极、第二高压直流电源、计算机模块、相机以及聚光透镜，通过对两次时间间隔t前后拍摄到的荷电灰尘图像进行互相关运算，得到荷电灰尘Y轴方向的平均迁移速度，再根据荷电灰尘Y轴方向的平均迁移速度计算得出荷电灰尘迁移率。所述测量装置抗电磁干扰能力强、可准确测量荷电灰尘颗粒迁移率。

技术领域

本发明涉及荷电灰尘测量装置及方法技术领域，尤其涉及一种PIV荷电灰尘迁移运动特性测量装置及方法。

背景技术

荷电灰尘颗粒迁移率作为关键参数之一，对于荷电灰尘颗粒迁移运动模型的建立及沙尘天气下电晕损失计算具有重要意义，因此对其进行准确测量很有必要。传统测量迁移率方法有迁移管法和平行平板法，迁移管法适用于测量不同温湿度气压等条件下的离子迁移率，但迁移管尺寸小，难以在迁移管内产生灰尘浓度均匀的环境，且抗电磁干扰能力弱。平行平板法的测量原理是通过测量平行平板场间饱和离子流来反推得到离子迁移率，受理想假设条件及微观参数影响过多，无法准确测量迁移率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗电磁干扰能力强、可准确测量荷电灰尘颗粒迁移率的PIV荷电灰尘迁移运动特性测量装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种PIV荷电灰尘迁移运动特性测量装置，其特征在于：包括灰尘荷电系统和PIV测量系统，所述灰尘荷电系统包括灰尘喷枪、金属支撑环、第一高压直流电源以及电晕线，所述灰尘喷枪的一端与所述金属支撑环正对设置，所述第一高压直流电源的正极与所述金属支撑环连接，电晕线平行且等间距的缠绕在金属支撑环上，所述第一高压直流电源的负极接地，所述第一高压直流电源用于为电晕线提供电源，通过沙尘喷枪产生浓度均匀的灰尘环境，灰尘在气流的作用下通过电晕线产生的空间离子层获得电量，实现灰尘的荷电过程；

所述PIV测量系统包括相互平行的上平板电极和下平板电极、第二高压直流电源、计算机模块、相机以及聚光透镜，所述上平板电极与下平板电极的左端开口与所述金属支撑环相对设置，所述第二高压直流电源的正极与所述上平板电极连接，所述第二高压直流电源的负极与所述下平板电极连接，所述第二高压直流电源用于在所述上、下平板电极间形成垂直方向上的均匀空间场强E，所述计算机模块与所述相机双向连接，所述聚光透镜位于所述相机的视角内，所述聚光透镜用于放大进入电场的带电灰尘的运动图像，所述相机受控于所述计算机模块，在计算机模块的控制下对聚光透镜放大的图像进行采集，并将相机采集的图像信息传送至所述计算机模块进行处理，通过对两次时间间隔t前后拍摄到的荷电灰尘图像进行互相关运算，得到荷电灰尘Y轴方向的平均迁移速度，再根据荷电灰尘Y轴方向的平均迁移速度计算得出荷电灰尘迁移率。

优选的，所述计算机模块包括计算机、外部触发器、图像采集卡以及激光控制器，所述激光控制器与所述外部触发器的信号输入端连接，用于感应外部的触发信号，所述计算机的输出端与所述外部触发器的输入端连接，所述外部触发器的输出端与所述相机的控制端连接，所述相机的信号输出端与所述图像采集卡的信号输入端连接，所述图像采集卡的信号输出端与所述计算机的信号输入端连接。

优选的，所述相机为高速图像采集相机。

本发明实施例还公开了一种对荷电灰尘进行测量的方法，其特征在于包括如下步骤：

通过沙尘喷枪产生浓度均匀的灰尘环境，灰尘在气流的作用下通过电晕线产生的空间离子层获得电量，实现灰尘的荷电过程；