[发明专利]一种单颗粒滑动摩擦带电的测量装置和方法

摘要

本发明公开了一种单颗粒滑动摩擦带电的测量装置和方法，利用底座、支架、旋钮和托板，布置一个倾斜的滑道；将通式法拉第杯、法拉第杯与静电计相连；滑道引导段，通过通式法拉第杯，测量试样颗粒的初始静电量；滑道有效摩擦段末端下方放置法拉第杯，测量颗粒的最终静电量；利用最终静电量减去初始静电量，就可以准确地计算出试样颗粒与滑道滑动摩擦后产生的静电电荷量。本发明在测量单颗粒摩擦带电时，首次将通式法拉第杯和法拉第杯结合，可同时测量颗粒的初始静电量和最终静电量，有效提高了对摩擦带电量测量的精度，适用于精准分析颗粒物料与壁面摩擦带电的场合。

主权项

1.一种单颗粒滑动摩擦带电的测量装置，其特征在于：该装置包括底座(1)、安装在所述底座(1)上的支架(2)、通过旋钮(3)固定在所述支架(2)上的托板(4)、安装在托板(4)上的滑道(5)、安装在所述滑道(5)上的通式法拉第杯(6)、与所述通式法拉第杯(6)对应设置的法拉第杯(7)、与所述通式法拉第杯(6)和法拉第杯(7)信号连接的静电计(9)、与所述静电计(9)信号连接的计算机(12)；

所述通式法拉第杯(6)包括同轴的外管(61)和内管(62)、位于所述外管(61)和内管(62)之间将二者固定绝缘的绝缘棒(63)，所述内管(62)通过第一同轴电缆线(8)与静电计(9)的一个信号输入端相连；

所述法拉第杯(7)包括同轴的内筒(72)和外筒(71)、位于所述内筒(72)和外筒(71)之间将二者固定绝缘的绝缘层(73)，内筒(72)通过第二同轴电缆线(10)与静电计(9)的另一个信号输入端相连，所述静电计(9)的信号输出端通过数据传输线(11)与计算机(12)连接。

2.根据权利要求1所述的单颗粒滑动摩擦带电的测量装置，其特征在于，所述托板(4)通过托板把(41)与旋钮(3)连接，托板(4)以托板把(41)为中轴线轴对称设置，并能以托板把(41)为中轴线进行旋转；所述滑道(5)平铺于托板(4)平面上，并能随着托板(4)的旋转而调整与水平面夹角。

3.根据权利要求1所述的单颗粒滑动摩擦带电的测量装置，其特征在于，所述滑道(5)为一窄长平板，所述滑道(5)穿过通式法拉第杯(6)的内管(62)，与内管(62)的中轴线平行且不与内管(62)壁面接触。

4.根据权利要求1所述的单颗粒滑动摩擦带电的测量装置，其特征在于，所述法拉第杯(7)位于通式法拉第杯(6)下方。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的单颗粒滑动摩擦带电的测量装置，其特征在于，所述外管(61)和外筒(71)均接地。

6.一种单颗粒滑动摩擦带电的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)旋转旋钮(3)使滑道(5)与水平面所成夹角大于试样摩擦角，保证滑道(5)与内管(62)壁面的间距足够大，使得试样颗粒(13)能通过内管(62)且不与内管(62)壁接触；将法拉第杯(7)放置与滑道(5)末端的下方，保证试样颗粒(13)能准确落入法拉第杯(7)的内筒(72)中；

2)将试样颗粒(13)放置于滑道(5)超出通式法拉第杯(6)颗粒入口端的引导段(51)上，并在重力的作用下开始下滑进入通式法拉第杯(6)的内管(62)；试样颗粒(13)通过滑道(5)的引导段(51)时，利用通式法拉第杯(6)和静电计(9)测量出试样颗粒(13)的初始静电量，并传输给计算机(12)；

3)试样颗粒(13)继续沿着滑道(5)下滑，最终离开滑道(5)，落入法拉第杯(7)的内筒(72)中，由静电计(9)采集出试样颗粒(13)与滑道(5)滑动摩擦后的最终静电量，并传输给计算机(12)；

4)利用所述最终静电量减去初始静电量，就计算出试样颗粒(13)与滑道(5)有效摩擦段(52)滑动摩擦后产生的静电电荷量。

7.根据权利要求6所述的单颗粒滑动摩擦带电的测量方法，其特征在于，所述步骤2)中试样颗粒(13)通过滑道(5)的引导段(51)时，试样颗粒(13)通过通式法拉第杯(6)的内管(62)的时间大于静电计(9)的采样时间。

8.根据权利要求6或7所述的单颗粒滑动摩擦带电的测量方法，其特征在于，所述步骤1)中的试样摩擦角为试验颗粒(13)恰好能从圆管滑轨(5)自由下滑时的倾角。