[发明专利]一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法及系统

权利要求书

1.一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，包括步骤：

S10.通过脉冲激光辐照微颗粒堆积物表面，以诱导激光等离子体的产生；

S20.捕获通过激光等离子体流场加速形成的颗粒射流；

S30.对捕获到的颗粒射流进行分析，以获取颗粒射流速度或动能参数；

S40.根据获取的颗粒射流速度或动能参数获取颗粒直径，以得到颗粒射流速度与微颗粒堆积物的粒径参数之间存在的对应关系；

S50.采用颗粒射流速度作为可观测探针，评估出微颗粒堆积物的粒径参数信息。

2.根据权利要求1所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，所述脉冲激光为聚焦脉冲激光，所述聚焦脉冲激光由参数固定的脉冲激光器输出并通过聚焦透镜后形成。

3.根据权利要求1所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，所述微颗粒堆积物为不同粒径的微颗粒堆积而成。

4.根据权利要求3所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，所述颗粒射流采用高速相机捕获，步骤S20具体为：

采用高速相机捕获在不同粒径的微颗粒堆积物表面产生的通过激光等离子体流场加速形成的颗粒射流。

5.根据权利要求4所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，步骤S30具体为：

对捕获到的颗粒射流进行分析，以获取不同粒径的微颗粒堆积物表面对应的颗粒射流速度或动能参数。

6.根据权利要求5所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，所述动能参数包括：

颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒在流场中感受到的平均冲击力，颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒感受到冲击力的横截面积，颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒质量，颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒速度。

7.根据权利要求6所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，步骤S40具体包括：

根据压强关系式及动量守恒定律，结合获取的不同粒径的微颗粒堆积物表面对应的颗粒射流速度或动能参数，获取颗粒直径，以得到颗粒射流速度与微颗粒堆积物的粒径参数之间存在的对应关系。

8.根据权利要求7所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，所述颗粒直径通过以下关系获取：

F∝A；

A∝d²；

mv∝F∝d²；

v∝1/d；

通过以上关系式可知，颗粒射流速度与微颗粒堆积物的粒径参数之间存在了一一对应的反比关系；

其中：F∝A表示基于流场阻力模型，颗粒在流场中受到的作用力；F表示颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒在流场中感受到的平均冲击力；A表示颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒感受到冲击力的横截面积；d表示颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒直径；m表示颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒质量，v表示颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒速度。

9.根据权利要求5所述的一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，其特征在于，所述颗粒射流速度的获取具体包括：

通过影像学方法计算高速相机记录的颗粒射流顶端位置随时间的变化，从而得到颗粒射流速度。

10.一种评估微颗粒堆积物粒径参数的系统，其特征在于，包括：

脉冲激光器和聚焦透镜，用于提供聚焦脉冲激光，以辐照到不同粒径的微颗粒堆积物表面，通过激光烧蚀产生激光等离子体；

高速相机，用于捕获记录通过激光等离子体流场加速而形成的颗粒射流；

计算模块，利用影像学方法计算高速相机记录的颗粒射流中颗粒的位置随时间的变化，计算得到颗粒射流中被高速相机捕获到的颗粒速度，得到颗粒射流速度，并拟合得到颗粒射流速度与粒径之间的关系；

其中，微颗粒堆积物由不同粒径的微颗粒堆积而成，用于在聚焦脉冲激光的辐照下产生激光等离子体。