[发明专利]基于电流测量和光学颗粒计数的静电喷射状态检测方法

权利要求书

1.基于电流测量和光学颗粒计数的静电喷射状态检测方法，实现该静电喷射状态检测方法的装置由五部分组成：稳恒流量的供液系统、金属喷嘴、高压电源、收集电极和喷射状态检测模块；喷射状态检测模块包括收集电极上感应电流放大器的和光学颗粒计数器；

稳恒流量的供液系统控制流速，为微液滴喷射提供稳定的液体补给；稳恒流量的供液系统由注射泵和注射器两部分组成；注射器通过一根软胶皮管与金属喷嘴相连；高压电源用于提供EHD微液滴喷射所需要的强电场；高压电源的正极连接在金属喷嘴上，负极连接在整个系统共用的接地极上；在金属喷嘴的正下方放置收集电极，收集电极通过感应电流放大器与接地极连接；收集电极电位接近为零；收集电极是一个内装有导电液体的培养皿；

其特征在于：该方法包括如下步骤，

（1）设置供液系统的流速，为微液滴喷射提供稳恒流量的液体补给；将高压电源的“正极”连接在金属喷嘴上，负极连接在整个系统共用的接地极上；启动高压电源，施加电压，微液滴从金属喷嘴处喷射出来；收集电极在金属喷嘴的正下方接收液滴；调节电压，使EHD微液滴喷射处于不同的喷射状态；

（2）使用感应电流放大器检测收集电极上的感应电流；将收集电极通过导线连接至感应电流放大器的输入端，感应电流信号被电流放大器测量并放大，感应电流放大器的输出端连接示波器；对应每次液面伸长形成泰勒锥，随后回缩的过程，在示波器上感应电流信号I_C都会显示出一个脉冲；

（3）与（2）同时进行；使用光学颗粒计数器对液滴的散射光进行测量；每当有一个液滴实际产生，光学颗粒计数器的输出信号V就会给出一个脉冲；

（4）对照感应电流信号I_C和光学颗粒计数器的输出信号V随时间变化的情况，分析EHD微液滴喷射的状态。

2.根据权利要求1所述的基于电流测量和光学颗粒计数的静电喷射状态检测方法，其特征在于：收集电极用于接收从正上方金属喷嘴喷射出来的微液滴；收集电极接近处于零电位，与连接高压电源正极的金属喷嘴共同产生强电场。

3.根据权利要求1所述的基于电流测量和光学颗粒计数的静电喷射状态检测方法，其特征在于：收集电极上感应电流放大器被用于检测收集电极上的感应电流I_C；在微液滴喷射过程中，随着液面的形变，液面上的电荷分布发生变化，收集电极上的感应电荷发生变化，从而在收集电极上产生感应电流；收集电极处的感应电流I_C通常在nA至μA量级，需要将微弱的感应电流进行放大；收集电极上的感应电流利用电流放大器电路检测，让微弱的感应电流经过检测电阻转换成微弱的电压，微弱的电压由仪表放大器测量并放大；I_C反映出液滴滴落过程中液面的形变过程；对应每次液面伸长形成泰勒锥，随后回缩的过程，收集电极上的感应电流放大器都会输出一个脉冲。

4.根据权利要求1所述的基于电流测量和光学颗粒计数的静电喷射状态检测方法，其特征在于：光学颗粒计数器由激光器、离轴透镜、光电倍增管、光阱构成；激光器用于产生高强度的激光；用一束激光照射液滴下落的路径，当液滴穿过激光束的时候，发生散射；离轴透镜的设计是在成像透镜偏离中心的位置上钻孔；散射光被离轴透镜收集并汇聚到光电倍增管的探测窗；同时高强度入射激光穿过离轴透镜上的钻孔进入光阱，在空间上将散射光和入射光分离；由于光电倍增管极其灵敏，光学颗粒计数器探测的极小尺寸液滴微弱的散射光；通过光学颗粒计数器对微滴的散射光进行测量，光电倍增管给出一个输出脉冲，就表明实际产生一个微液滴。