[发明专利]一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置与方法

摘要

一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置与方法，装置包括热窗口片，由等离子体射流中单个飞行粒子发出的热辐射经热窗口片后，依次通过带通滤波片、相机镜头，成像到单彩色CCD相机的芯片上，高温粒子自身的热辐射经过带通滤波片，将等离子体射流中高强度的等离子体自身及粒子表面蒸发的元素的线状光谱滤除后由相机镜头聚焦到单彩色CCD相机的芯片上，得到带通滤波片波段范围的粒子的飞行轨迹，单彩色CCD相机与计算机连接，在线监测粒子参数，本发明不仅能够在线测量高温等离子体喷涂射流中单个飞行粒子的温度、速度、粒径的大小，同时也能够获取单个粒子飞行过程中的温度变化的规律，还可以统计分析多个粒子的温度、速度、粒径的大小分布。

主权项

1.一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置，包括热窗口片(1)，其特征在于：由等离子体射流中单个飞行粒子发出的热辐射经热窗口片(1)后，依次通过带通滤波片(2)、相机镜头(3)，成像到单彩色CCD相机(4)的芯片上，高温粒子自身的热辐射经过带通滤波片(2)，将等离子体射流中高强度的等离子体自身及粒子表面蒸发的元素的线状光谱滤除后由相机镜头(3)聚焦到单彩色CCD相机(4)的芯片上，得到带通滤波片(2)波段范围的粒子的飞行轨迹，单彩色CCD相机(4)与第一计算机(5)连接，在线监测粒子参数；所述的带通滤波片(2)的带通波段的选择基于光谱分析方法得到，具体的选择方法是：(1)聚焦光路的搭建:聚焦光路包括光阑(8)，等离子体射流的强辐射光先经过光阑(8)后，再经过平凸透镜(9)的聚焦作用，耦合到光纤探头(11)中，光纤探头(11)由光纤转接板(10)固定；(2)光谱采集装置的搭建：采用高分辨率的测量波段在可见光到近红外波段的光谱仪(12)作为光谱采集装置的分析仪器，利用光纤转接板(10)将光谱仪(12)和光纤探头(11)连接起来，第二计算机(13)作为光谱数据存储和显示装置；(3)光谱的采集：YSZ和Al2O3两种不同的陶瓷粉末注入到喷枪(6)中，喷枪(6)在机器手的带动下沿着喷涂射流方向移动，光谱采集装置捕捉不同位置处的光谱图，第二计算机(13)显示并保存采集到的光谱图，通过第二计算机(13)中的光谱图的波段选择原则确定带通滤波片(2)的带通波段；带通滤波片(2)的光谱图的波段的选择原则：a.选择波段时，要避开等离子体自身及粒子表面蒸发的元素的线状光谱；b.选择的波段范围要在可见光波段400‑700nm范围内，同时尽可能靠近近红外波段；c.选择单彩色CCD相机(4)芯片高量子效率值对应的光谱波段；d.波段的半波带宽在50nm左右。