[发明专利]解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统与方法

权利要求书

1.一种解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：包括液滴碰撞实验台和图像采集可视化系统，所述的液滴碰撞实验台由低温控制系统、静电式雾化器、颗粒分布板、升降台组成；静电式雾化器放置在低温控制系统上端，球形颗粒排列在颗粒分布板上，颗粒分布板置于升降台上端并放置在低温控制系统内部的喷嘴同一竖直位置；所述的图像采集可视化系统由高速摄像机、LED光源、PC机组成；将PC机与高速摄像机端口连接，高速摄像机与LED灯源对称放置于升降台两端，并将镜头与光源调节到与球形颗粒球心等高位置。

2.根据权利要求1所述的解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：所述低温控制系统可人为设定温度，并在低温控制系统上盖开设液滴进入孔以及调节颗粒分布板的的手孔。

3.根据权利要求1所述的解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：所述静电式雾化器通过静电雾化产生微米级液滴，并且可调节流量、静电压力和频率，且可安装不同尺寸喷嘴。

4.根据权利要求1所述的解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：所述的颗粒分布板为条状铝板，表面有一列半球形凹槽。

5.根据权利要求1所述的解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：所述的高速摄像机使用三脚架支撑，并将数据输出端口通过数据线连接PC机，高速摄像机机体外设有保温层。

6.根据权利要求1所述的解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：所述的升降台上端设有矩形管道，用于放置颗粒分布板，管道中心开有矩形槽口。

7.根据权利要求1所述的解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的系统，其特征在于：所述的LED灯源为平行光源，功率为60W，可调节光强度。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的可解决微米级液滴撞击球形表面冷冻涂覆的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)颗粒预冷：将球形颗粒排列放置于颗粒分布板，将分布板置于升降台上端，并将升降台放置于低温控制系统内部，颗粒球心与液滴进入孔圆心对齐，设置低温控制系统温度为-50～0℃；

2)设置图像采集可视化系统：预冷完成后，打开低温控制系统，将高速摄像机与LED灯源对称放置于球形颗粒两侧，并将镜头与光源调节到与颗粒分布板等高位置，将PC机与高速摄像机连接，将拍摄速度定位5000帧/秒，拍摄时采用图像像素为1024*512，并调节光源强度，直至PC机采集到清晰的颗粒图象，关闭低温控制系统；

3)设置静电式雾化器：使用注射器吸入喷淋液体50ml，将注射器安装在静电式雾化器顶端，调节流量以及静电压力频率，并将静电式雾化器放置在低温控制系统上盖，将喷嘴与液滴进入孔圆心对齐；

4)液滴撞击：同时开启图像采集软件与静电式雾化器，对液滴撞击球形颗粒冷冻涂覆过程进行拍摄，图像采集完毕后，通过低温控制系统手孔移动颗粒分布板，对其他球形颗粒进行实验，重复以上操作直至所有颗粒实验完毕；

5)图像处理：对图片进行灰度处理，提取图像中液膜与球形颗粒边界，然后对颗粒轮廓进行拟合进而得到液膜的形态图像，颗粒的直径是定值，我们依颗粒为参照物惊醒标定，最后对其进行扫描得出液膜的厚度和铺展长度等参数。