[发明专利]一种液滴碰撞发生装置

说明书

本发明公开了一种液滴碰撞发生装置，主要分为液滴发生模块、拍摄模块和单片机；流量型蠕动泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供液装置，可控制产生液滴的粒径，气泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供气装置，可赋予液滴初速度，单片机分别与第一步进电机、第二步进电机相连，可控制第一液滴发生器和第二液滴发生器的碰撞角度；高速摄像机固定在载物台上，载物台通过第一直线轴承、第二直线轴承和第一滑动导轨、第二滑动导轨相连，单片机与第三步进电机相连，控制摄像机的上下移动，对液滴碰撞过程进行拍摄。本装置可以精确控制液滴的粒径与速度，实时控制液滴碰撞的角度，装置简单，易于操作。

技术领域

本发明属于液滴发生和碰撞技术领域，特别涉及一种速度、粒径、碰撞角度可控的液滴碰撞发生装置。

背景技术

液滴碰撞现象普遍存在于自然界及工业领域，在喷雾燃烧、生物制药、航空航天以及乳制品加工等化工工程中有着更加广泛的应用，深入开展液滴碰撞的研究具有重要的理论和现实意义。而液滴种类、液滴直径、液滴碰撞速度及角度等对液滴碰撞结果具有重要影响。

液滴发生装置主要用于液滴的变形、碰撞、破碎等现象观察实验。目前，已有的液滴发生装置，大多结构复杂，实现成本高，不能较好的实现液滴速度、粒径及角度的精准控制，而且目前没有成熟的液滴发生装置可以控制液滴的速度。

申请号为CN109682725A的中国专利《参数可调型微小液滴发生装置及其使用方法》公开了一种参数可调型的微小液滴发生装置及其使用方法，该装置可产生不同直径和不同速度的液滴，并预测液滴直径和速度对农药液滴在植物表面润湿特性的影响，能够实现多个液滴的碰撞融合现象。该装置能够实现的液滴碰撞角度没有说明，对两液滴间碰撞过程的实现存在局限性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种速度、粒径、角度可控的液滴碰撞发生装置。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种液滴碰撞发生装置，包括液滴发生模块、拍摄模块和单片机；流量型蠕动泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供液装置，可控制产生液滴的粒径，气泵为第一液滴发生器和第二液滴发生器的供气装置，可赋予液滴初速度，单片机分别与第一步进电机、第二步进电机相连，可控制第一液滴发生器和第二液滴发生器的碰撞角度；高速摄像机固定在载物台上，载物台通过第一直线轴承、第二直线轴承和第一滑动导轨、第二滑动导轨相连，单片机与第三步进电机相连，控制摄像机的上下移动，对液滴碰撞过程进行拍摄。

进一步的，所述的液滴发生模块包括气泵、第一步进电机、第二步进电机、第一液滴发生器、第二液滴发生器和流量型蠕动泵，流量型蠕动泵和单片机固定在底座上，第一液滴发生器通过第一输气硅胶管与气泵相连，通过第一输液硅胶管与流量型蠕动泵相连，第二液滴发生器通过第二输气硅胶管与气泵相连，通过第二输液硅胶管与流量型蠕动泵相连，通过调节流量型蠕动泵流量，控制产生液滴的粒径，通过将第一输气硅胶管的稳定气流通到第一液滴发生器的两侧，将第二输气硅胶管的稳定气流通到第二液滴发生器的两侧，赋予液滴初速度。第一步进电机、第二步进电机分别与第一液滴发生器、第二液滴发生器以及单片机相连，可实现液滴发生器的碰撞角度调节。

进一步的，所述的拍摄模块包括第一滑动导轨、第二滑动导轨、载物台、第一直线轴承、第二直线轴承、高速摄像机、第一传动轮、第三步进电机、第二传动轮、皮带和丝杆，高速摄像机固定在载物台上，载物台通过第一直线轴承、第二直线轴承分别和第一滑动导轨、第二滑动导轨相连，第一传动轮与第三步进电机相连，第二传动轮与丝杆相连，第三步进电机与单片机相连，通过单片机控制第三步进电机转动，实现高速摄像机的上下移动调节，可对液滴碰撞过程进行拍摄。