[发明专利]基于图像识别的粉体颗粒荷电量测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的粉体颗粒荷电量测量方法，其特征在于：

所述基于图像识别的粉体颗粒荷电量测量方法采用基于图像识别的粉体颗粒荷电量测量装置；

所述基于图像识别的粉体颗粒荷电量测量装置，包括：测量装置主体和拍摄设备；其中，所述测量装置主体通过第二盖板(10)分隔成颗粒荷电室(4)和颗粒运动观察室(11)；所述测量装置主体顶端设置第一盖板(3)，所述第一盖板(3)设有用于添加粉体颗粒的进料口(2)；所述第一盖板(3)中心位置固定有芒刺电极(6)，且芒刺电极(6)插入颗粒荷电室(4)中；所述颗粒荷电室(4)通过第二盖板(10)中心固定的漏斗(9)与颗粒运动观察室(11)相连；所述颗粒运动观察室(11)底端设置用于收集荷电颗粒的可移动收集盒(13)；颗粒荷电室(4)内壁相对应的两侧上分别固定第一不锈钢极板(7)，所述第一不锈钢极板(7)通过导线进行接地连接；颗粒运动观察室(11)内壁相对应的两侧上分别固定第二不锈钢极板(12)，其中一块第二不锈钢极板(12)通过导线连接直流高电压电源，另一块第二不锈钢极板(12)通过导线进行接地连接；所述拍摄设备(14)的拍摄口对准颗粒运动观察室(11)，用于对颗粒运动观察室(11)内荷电颗粒的运动轨迹进行摄取；

所述基于图像识别的粉体颗粒荷电量测量方法，包括以下步骤：

步骤1，对颗粒荷电室(4)内的芒刺电极(6)施加高电压电离空气使其产生电晕放电，对颗粒荷电室内(4)的第一不锈钢极板(7)通过导线进行接地连接；对颗粒运动观察室(11)内第二不锈钢板(12)通过导线施加直流高电压使其产生均匀的电场；

步骤2，粉体颗粒通过进料口(2)进入到颗粒荷电室(4)，经过芒刺电极(6)产生的电晕，发生场致荷电或是扩散荷电带，形成荷电颗粒；荷电颗粒在重力的作用下，通过漏斗(9)进入到颗粒运动观察室(11)；利用拍摄设备(14)对颗粒运动观察室(11)内的荷电颗粒的运动轨迹进行拍摄，并提取连续的荷电颗粒运动轨迹；

步骤3，通过对荷电颗粒运动轨迹的分析，得到荷电颗粒在电场方向或反方向上的运动加速度；

步骤4，基于所得到的运动加速度，通过受力分析得到荷电颗粒运动的数学模型：

式中m表示颗粒的质量，a表示颗粒的加速度，v表示颗粒的速度；∑F表示颗粒所受总力；F_g表示颗粒所受的重力，F_E表示颗粒所受的电场力，F_d表示颗粒所受的拖拽力，F_f表示颗粒所受的浮力，F_p表示颗粒所受的压力梯度力，F_m表示颗粒所受的附加质量力，F_b表示颗粒所受的Basset力，F_M表示颗粒所受的Magnus力，F_s表示颗粒所受的Saffman力；

步骤5，根据荷电颗粒运动的数学模型，得到荷电颗粒的荷电量公式为：

式中a_x表示荷电颗粒在电场方向或反方向上的加速度，v_x表示荷电颗粒在电场方向或反方向上的速度；Q表示颗粒的荷电量；E表示均匀电场的强度；m表示荷电颗粒的质量；d表示荷电颗粒的直径；ρ_p表示荷电颗粒的密度；μ表示空气动力粘度；

步骤6，利用荷电颗粒的荷电量公式，计算得到荷电颗粒的荷电量。