[发明专利]一种静电悬浮实验装置的电极及悬浮样品图像处理方法

说明书

一种静电悬浮实验装置的电极及悬浮样品图像处理方法，它涉及材料科学技术领域。它包括电磁悬浮支架、电磁悬浮支撑柱、陶瓷固定盘、主电极、辅助电极，所述电磁悬浮支架包括上支架、下支架。它通过主电极和辅助电极的配合将表面带电材料在电场中受到的库伦力来实现悬浮的，将材料悬浮起来后，通过CCD相机对材料的状态进行拍照，并对图像进行数字图像处理。图像处理的目标是将CCD相机拍摄过程中的虚影从图像中去除，并通过像素个数统计实像的大小，该方法设计的电极结构简洁，技术条件易于实施，极大地提高静电悬浮实验的稳定性和可靠性。在该电极悬浮条件下获得的图像，使用本方法进行处理之后，能够得到悬浮样品清晰的图像。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种一种静电悬浮实验装置的电极及悬浮样品图像处理方法的改进。

背景技术

材料领域的发展程度是一个国家基础科研实力的体现，在航空、能源、军事等领域起着越来越重要的作用。在测量高温熔融材料的热物性以及使用深过冷技术获得新亚稳态材料中，静电悬浮技术有着气悬浮、声悬浮、电磁悬浮等其他悬浮技术无法比拟的优势，诸如噪声小。在静电悬浮实验中，材料在真空无扰动悬浮的状态下被加热融化，其中让带电荷材料在电场中稳定悬浮是静电悬浮实验成功的关键。

目前，静电悬浮实验装置的高压电极是静电悬浮位置控制系统中的执行环节，上下电极间的电场是由施加在上下电极间的电压差形成的。高压电极的形状、大小、位置对电场都有直接性的影响。如何设计一套静电悬浮实验装置的高压电极，使电场既有足够垂直向上的分量又有较大的水平约束分量，是材料稳定悬浮的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种静电悬浮实验装置的电极及悬浮样品图像处理方法，它通过主电极和辅助电极的配合将表面带电材料在电场中受到的库伦力来实现悬浮的，将材料悬浮起来后，通过CCD相机对材料的状态进行拍照，并对图像进行数字图像处理，图像处理的目标是将CCD相机拍摄过程中的虚影从图像中去除，并通过像素个数统计实像的大小，该方法设计的电极结构简洁，技术条件易于实施，极大地提高静电悬浮实验的稳定性和可靠性。在该电极悬浮条件下获得的图像，使用本方法进行处理之后，能够得到悬浮样品清晰的图像。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包括电磁悬浮支架1、电磁悬浮支撑柱2、陶瓷固定盘3、主电极4、辅助电极5，所述电磁悬浮支架1包括上支架11、下支架12，上支架11通过若干个电磁悬浮支撑柱2连接下支架12，陶瓷固定盘3包括上固定盘31、下固定盘32，上固定盘31安装在上支架11上，下固定盘32安装在下支架12上，所述主电极4包括上主电极41、下主电极42，上固定盘31上安装有上主电极41和辅助电极5，若干个辅助电极5设置于上主电极41的外圈，下固定盘32上安装有下主电极42。

所述上主电极41和下主电极42在竖直方向同轴心，且上下间距为10mm。

所述上主电极41包括第一螺纹条411、第一圆柱形电极412，第一螺纹条411设置于第一圆柱形电极412的顶部。第一螺纹条411用于固定在上陶瓷固定盘上并与高压源连接。

所述上主电极41的底部是一个平面或者是一个弧面。这样形成的电场的中心位置是一个近似的匀强电场，可以提供较大的垂直电场分量。

所述辅助电极5至少设有四个，且以上主电极41为中心，呈十字形分布，并处于同一水平线上，辅助电极5的下平面比上主电极41的下平面低2mm。

所述辅助电极5的上方为第二螺纹条51，且辅助电极5的底部侧面设有凸块52。凸块52是为在水平方向上形成一个电场势阱，增大样品在水平方向上的抗干扰能力。

所述凸块52的外侧是一个圆弧面，且圆弧面以上主电极41轴心点为圆心，半径为10mm，且圆弧面与上主电极41间距为5mm。