[发明专利]一种测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的装置和方法

权利要求书

1.一种测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的装置，其特征在于：该装置包括底座(1)、安装在所述底座(1)上的支架(2)、安装在所述支架(2)上的夹箍(4)、固定在所述夹箍(4)上的圆管滑轨(5)、安装在所述圆管滑轨(5)上的通式法拉第杯(6)、与所述通式法拉第杯(6)对应设置的法拉第杯(7)、与所述通式法拉第杯(6)和法拉第杯(7)信号连接的静电计(9)、与所述静电计(9)信号连接的计算机(12)、安装在所述支架(2)上的悬挂颗粒(16)；所述支架(2)包括安装在底座(1)上的支架竖直段(21)和固定在所述支架竖直段(21)上的支架水平段(22)，夹箍(4)一端通过旋钮(3)安装在支架竖直段(21)上，另一端与圆管滑轨(5)固定连接，悬挂颗粒(16)安装在所述支架水平段(22)上；

所述通式法拉第杯(6)包括同轴的外管(61)和内管(62)、位于所述外管(61)和内管(62)之间将二者固定绝缘的绝缘棒(63)，内管(62)通过第一同轴电缆线(8)与静电计(9)的一个信号输入端相连；所述圆管滑轨(5)下半段穿过内管(62)，与内管(62)的同轴，且圆管滑轨(5)的末端与外管(61)末端平齐；

所述法拉第杯(7)包括同轴的内筒(72)和外筒(71)、位于所述内筒(72)和外筒(71)之间将二者固定绝缘的绝缘层(73)，内筒(72)通过第二同轴电缆线(10)与静电计(9)的另一个信号输入端相连，所述静电计(9)的信号输出端通过数据传输线(11)和计算机(12)连接。

2.根据权利要求1所述的测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的装置，其特征在于，所述悬挂颗粒(16)通过绝缘细线(15)和挂钩(14)悬挂在支架水平段(22)上并位于内筒(72)正上方，所述法拉第杯(7)位于通式法拉第杯(6)下方。

3.根据权利要求1所述的测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的装置，其特征在于，所述外管(61)和外筒(71)均接地。

4.根据权利要求1、2或3所述的测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的装置，其特征在于，所述圆管滑轨(5)的直径大于试样颗粒当量直径且小于两倍试样颗粒当量直径。

5.一种测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)旋转旋钮(3)使圆管滑轨(5)与水平面所成夹角大于试样摩擦角，将法拉第杯(7)放置于圆管滑轨(5)末端出口的下方，保证滑动颗粒(13)能准确落入法拉第杯(7)的内筒(72)中；调整绝缘细线(15)的长度使悬挂颗粒(16)处于圆管滑轨(5)出口附近，且在法拉第杯(7)上方；

2)将滑动颗粒(13)放置于圆管滑轨(5)的入口处，并在重力的作用下开始下滑进入通式法拉第杯(6)的内管(62)；滑动颗粒(13)滑过圆管滑轨(5)时，利用通式法拉第杯(6)和静电计(9)测量出滑动颗粒(13)的碰撞前带电量，并传输给计算机(12)；

3)滑动颗粒(13)离开圆管滑轨(5)，与悬挂颗粒(16)碰撞，并落入法拉第杯(7)的内筒(72)中；悬挂颗粒(16)绕着挂钩(14)做圆周运动，由静电计(9)采集出滑动颗粒(13)与悬挂颗粒(16)碰撞后的带电量，并传输给计算机(12)；

4)利用悬挂颗粒(16)碰撞后的带电量减去碰撞前带电量，就计算出滑动颗粒(13)与悬挂颗粒(16)碰撞后产生的静电电荷量。

6.根据权利要求5所述的测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的方法，其特征在于，所述步骤2)中滑动颗粒(13)通过通式法拉第杯(6)的内管(62)的时间大于静电计(9)的采样时间。

7.根据权利要求5或6所述的测量颗粒与颗粒碰撞产生静电的方法，其特征在于，所述步骤1)中的试样摩擦角为滑动颗粒(13)恰好能从圆管滑轨(5)自由下滑时的倾角。