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专利号: 2018107654758
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微米颗粒滑动摩擦系数的测量系统,包括至少一个处理器和存储器,其特征在于,所述处理器运行存储在所述存储器中的计算机程序,以实现如下步骤:(1)使微米颗粒与水平板碰撞,形成连续抛物线、且抛物线峰值高度逐渐降低的运动;

(2)测量所述运动的轨迹,至少记录各抛物线的横向距离以及抛物线峰值高度;

(3)根据步骤(2)计算碰撞过程中切向与法向的冲量比,以切向与法向的冲量比等效为滑动摩擦系数,从而获得滑动摩擦系数;

具体的,所述测量系统包括真空环境箱、支撑框架系统、微米颗粒发射装置、激光照明系统、条形目标材料板、竖直壁面、颗粒吸附材料、高速摄像机和图像分析处理装置,图像分析处理装置包括所述至少一个处理器和存储器;

其中,支撑框架系统、微米颗粒发射装置、激光照明系统、条形目标材料板、竖直壁面、颗粒吸附材料放置于真空环境箱中,支撑框架系统固定于特定的位置用于安装微米颗粒发射装置和激光照明系统,微米颗粒发射装置可以根据需求调节安装高度和喷口角度,条形目标材料板置于真空环境箱的底部用于与微米颗粒发生碰撞并反弹,颗粒吸附材料设置于竖直壁面内侧,高速摄像机与图像分析处理装置连接,且高速摄像机与图像分析处理装置放置于真空环境箱外部,捕捉微米颗粒的运动轨迹并进行微米颗粒滑动摩擦系数的计算;

整个测量系统的测量过程都在暗室中进行,发射微米颗粒前,激光照明系统、高速摄像机及图像分析处理装置处于工作状态,调整微米颗粒发射装置的角度,使微米颗粒的运动轨迹在竖直平面内,微米颗粒处于真空或高真空环境中,避免空气阻力以及气动力影响其运动轨迹,当微米颗粒发射装置发射出微米颗粒后,微米颗粒在重力作用下,将与条形目标材料板发生多次碰撞,直至粘附于颗粒吸附材料上或静止于目标材料板上,高速摄像机捕捉并记录微米颗粒的整个运动轨迹,将记录的运动轨迹发送给图像分析处理装置。

2.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,通过各碰撞点的法向恢复系数与切向恢复系数计算碰撞过程中切向与法向的冲量比,计算公式为:其中,fk为切向与法向的冲量比,enk为法向恢复系数,etk为切向恢复系数,θ为入射方向与竖直方向夹角,可由入射法向速度与切向速度表示;

其中,k为碰撞次数,l为抛物线的横向距离,h为抛物线峰值高度。

3.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述激光照明系统用于照亮微米颗粒运动区域。