[发明专利]一种测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置和方法

权利要求书

1.一种测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置，其特征在于，包括压力室(3)、颗粒移动平台、液滴控制系统、温度湿度控制系统以及外部终端，其中：

所述颗粒移动平台位于压力室(3)中，包括底座(4)，在底座(4)上设置有水平的可拆卸导轨(6)，在可拆卸导轨(6)上设置有两个等高的用于放置待测非饱和颗粒的滑动平台(2)，每个滑动平台(2)下方设置有与其配合的水平的推进螺栓(8)，推进螺栓(8)穿过压力室(3)侧壁，尾端位于压力室(3)外部，通过推进螺栓(8)控制相应滑动平台(2)在可拆卸导轨(6)的水平移动；

所述液滴控制系统包括胶头滴管(1)，胶头滴管(1)通过孔(15)穿过压力室(3)的顶面，且滴头高度高于滑动平台(2)的顶面；

所述温度湿度控制系统包括温度、湿度控制器(11)，执行端位于压力室(3)中，控制端位于压力室(3)外，实现对压力室(3)内吸力的控制；

所述外部终端包括设置于压力室(3)外的大光圈高清数码相机(9)和计算机(10)及连接于压力室(3)侧壁的传感器(12)，其中大光圈高清数码相机(9)的镜头对准两个滑动平台(2)的正面，所述传感器(12)采集压力室(3)的温湿度数据，所述计算机(10)连接所述大光圈高清数码相机(9)和传感器(12)的输出端，接收图像数据和温湿度数据。

2.根据权利要求1所述测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置，其特征在于，所述压力室(3)由高透无机玻璃材料制成，并通过沟槽(14)安装于颗粒移动平台的底座(4)上。

3.根据权利要求1所述测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置，其特征在于，所述可拆卸导轨(6)有两条，相互平行，通过支架设置在底座(4)上，每个滑动平台(2)骑跨于两条可拆卸导轨(6)上，滑动平台(2)的下部与推进螺栓(8)的螺纹区域配合。

4.根据权利要求1所述测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置，其特征在于，所述胶头滴管(1)位于两个滑动平台(2)的中央位置上方。

5.根据权利要求1所述测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置，其特征在于，所述温度、湿度控制器(11)选用美国Omega CN32Pt及RHCN-3型温度、湿度控制器，控制端在控制器面板操作，执行端位于压力室内部。

6.基于权利要求1所述测试非饱和颗粒材料粒间接触角的实验装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：移动两个滑动平台(2)相互靠近，选取颗粒试样分别放置于两个滑动平台(2)的相邻侧的顶面位置；

步骤二：设置压力室(3)内部温度和湿度；

步骤三：采用胶头滴管(1)，将液体一滴一滴滴入颗粒间，使其形成液桥，并记录滴入的液体体积，同时打开大光圈高清数码相机(9)，设置一定时间间隔(一般为0.5s)，连续拍摄获取图像数据，并将图像数据实时传输至计算机(10)；

步骤四：改变条件，在实验过程中，旋转推进螺栓(8)使颗粒间距变化，颗粒间距通过推进螺栓(8)旋转的圈数确定，从而得到不同间距下，颗粒间接触角的变化规律；或者通过改变温度和湿度使得压力室(3)内部吸力发生变化，从而获得不同吸力时颗粒材料粒间接触角的变化；

步骤五：数据分析，基于图像识别工具箱编制用于颗粒间接触角测量的应用程序，利用步骤三获得图像数据获得不同实验条件下接触角的变化规律。

7.根据权利要求6所述测试方法，其特征在于，所述颗粒粒径范围为0.1mm～2mm。

8.根据权利要求6所述测试方法，其特征在于，所述胶头滴管(1)精度为0.05ml。

9.根据权利要求6所述测试方法，其特征在于，所述颗粒通过有机黏结剂分别黏结在两个滑动平台(2)上。