[发明专利]一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法及系统

说明书

本发明涉及一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法及系统，所述方法包括步骤：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；捕获通过激光等离子体流场加速形成的颗粒射流；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；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；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。本发明将颗粒射流速度作为微颗粒堆积物的粒径参数的可观测探针，可快速、原位、遥感监测微颗粒堆积物粒径参数。

技术领域

本发明涉及激光等离子体应用领域和野外科考技术领域，特别是涉及一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法及系统。

背景技术

在工业生产和野外科考活动中，常常会遇到原位遥测颗粒堆积物的粒径的问题，一个近期备受关注的例子：“祝融号”火星车搭载的导航地形相机承担了对火星地表原位独特风沙地貌的拍摄任务，对拍摄影像进行分析时，地表颗粒粒径就是要提取的关键参数之一。值得提及的时，“祝融号”火星车搭载的导航地形相机通过遥感技术获取的影像对表面颗粒粒径的识别仅有毫米精度，如此受限的分辨率，决定了直接采用遥感影像无法定量获取到野外细风沙地貌区对应的表面微颗粒粒径的信息。

由于现有的遥感技术获取的影像对表面颗粒粒径的识别仅有毫米精度，其无法定量获取到野外细风沙地貌区对应的表面微颗粒粒径的信息，因此，目前急需一种能够实现原位遥测微颗粒粒径的方法。

发明内容

本发明为克服上述现有的遥感技术获取的影像对表面颗粒粒径的识别仅有毫米精度，其无法定量获取到野外细风沙地貌区对应的表面微颗粒粒径的信息的问题，提供一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法及系统，其由一束脉冲激光作为辅助首先驱动一颗粒射流的产生，然后采用相机遥感监测宏观可见的颗粒射流，从而构建一个原位评估微颗粒堆积物粒径参数的新方法，该通过监测激光驱动颗粒射流评估微颗粒堆积物粒径参数的方法具有快速、原位、遥感监测的特点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种评估微颗粒堆积物粒径参数的方法，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。

进一步的，作为优选技术方案，所述脉冲激光为聚焦脉冲激光，所述聚焦脉冲激光由LIBS系统提供，或者由参数固定的脉冲激光器输出并通过聚焦透镜后形成。

进一步的，作为优选技术方案，所述微颗粒堆积物为不同粒径的微颗粒堆积而成。

进一步的，作为优选技术方案，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；

进一步的，作为优选技术方案，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。

进一步的，作为优选技术方案，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。