一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，它包括保溫箱體、小型制冷子系統(tǒng)、液滴發(fā)生子系統(tǒng)、樣件彈射子系統(tǒng)、溫度傳感器、高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)；該保溫箱體為系統(tǒng)提供封閉環(huán)境；該小型制冷子系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝于保溫箱體內(nèi)壁，其余部件安裝于保溫箱體外，用銅管連接形成制冷劑回路；該液滴發(fā)生子系統(tǒng)主體位于保溫箱體外，導(dǎo)管和針頭伸入箱體內(nèi)，能滴落連續(xù)的液滴；該樣件彈射子系統(tǒng)安裝于保溫箱體中部；該溫度傳感器安裝于保溫箱體內(nèi)；本發(fā)明更好的模擬飛行器在空中結(jié)冰時(shí)的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)冷液滴撞擊待測(cè)樣件表面時(shí)結(jié)冰過(guò)程的微觀觀測(cè)，為涂層防冰性能的表征提供了良好的依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明提供一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，它涉及過(guò)冷液滴撞擊具有一定速度的樣件特定功能表面時(shí)形態(tài)變化及結(jié)冰狀況的微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)。采用一種新型的過(guò)冷液滴制備、樣件彈射運(yùn)動(dòng)以及高速動(dòng)態(tài)觀測(cè)方案，搭建此觀測(cè)系統(tǒng)，相對(duì)真實(shí)的模擬了飛行器的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，便于揭示液滴在功能表面結(jié)冰的機(jī)理，表征該功能表面的防冰性能，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域中的分析與測(cè)量控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著許多新型飛行器的出現(xiàn)，如大型無(wú)人機(jī)、遠(yuǎn)程轟炸機(jī)等，飛機(jī)蒙皮性能要求提高，傳統(tǒng)能耗式防除冰已很難滿(mǎn)足飛行器的高性能要求。涂層防冰相比傳統(tǒng)技術(shù)具有制造成本低、防除冰耗能小、易于實(shí)現(xiàn)且不需要附加額外系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，防冰涂層技術(shù)發(fā)展已受到國(guó)內(nèi)外關(guān)注。但涂層防冰的技術(shù)尚不成熟，需要大量的實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)其性能以及防冰效果，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也非常關(guān)鍵。
[0003]目前涂層防冰性能的表征方法還相對(duì)局限于靜態(tài)的水滴結(jié)冰實(shí)驗(yàn)，或者大型的冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。由于飛機(jī)穿過(guò)易結(jié)冰的云層時(shí)，速度非常快，因而涂層靜態(tài)的水滴結(jié)冰實(shí)驗(yàn)就具有很大的局限性，并不能模擬出涂層在高速下的結(jié)冰情況;而大型的冰風(fēng)洞每次實(shí)驗(yàn)費(fèi)用特別高，而且涂層結(jié)冰的研究并不等同于飛機(jī)附近流場(chǎng)研究，研究飛機(jī)氣動(dòng)性能采用風(fēng)洞的方式能較好的表征飛機(jī)的受力等參數(shù)，而結(jié)冰實(shí)驗(yàn)如果采用具有一定速度的液滴，其液滴本身的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)對(duì)其結(jié)冰方式產(chǎn)生影響。因而急需一種更能模擬實(shí)際情況的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，來(lái)分析過(guò)冷液滴在表面上的結(jié)冰機(jī)理。
[0004]本發(fā)明以此為背景，設(shè)計(jì)出一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，旨在更好的模擬飛行器在空中結(jié)冰時(shí)的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)冷液滴撞擊待測(cè)樣件表面時(shí)結(jié)冰過(guò)程的微觀觀測(cè)，為涂層防冰性能的表征提供了良好的依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]目的:本發(fā)明的主要目的是提供一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)液滴直徑，實(shí)驗(yàn)溫度，樣件彈射速度的控制，實(shí)現(xiàn)不同條件下待測(cè)表面撞擊過(guò)冷液滴時(shí)結(jié)冰的微觀觀測(cè)，以表征其防冰性能，進(jìn)而揭示其防冰機(jī)理。
[0006]技術(shù)方案:為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，本發(fā)明所運(yùn)用的技術(shù)手段是首先搭建了一個(gè)保溫箱體，并采用制冷措施得到低溫可控的冷環(huán)境，控制好液滴在滴管里的時(shí)間，得到合適溫度的過(guò)冷液滴，通過(guò)彈射器將樣件彈出，并用高速相機(jī)記錄下液滴打在樣件上的瞬間，分析其結(jié)冰情況。
[0007]本發(fā)明的一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，包括保溫箱體、小型制冷子系統(tǒng)、液滴發(fā)生子系統(tǒng)、樣件彈射子系統(tǒng)、溫度傳感器、高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)等。它們之間的相互關(guān)系是:保溫箱體為系統(tǒng)提供封閉環(huán)境;小型制冷子系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝于保溫箱體內(nèi)壁，其余部件安裝于保溫箱體外，用銅管連接形成制冷劑回路;液滴發(fā)生子系統(tǒng)主體位于保溫箱體外，導(dǎo)管和針頭伸入箱體內(nèi)，能滴落連續(xù)的液滴;樣件彈射子系統(tǒng)安裝于保溫箱體中部;溫度傳感器安裝于保溫箱體內(nèi)多處，包括保溫箱體空間，樣品臺(tái)正面;高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)安裝于保溫箱體外。
[0008]所述的保溫箱體為長(zhǎng)方體，為自行加工設(shè)計(jì)，包括透明箱體門(mén)、保溫壁面、電阻絲和合頁(yè)。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該透明箱體門(mén)位于保溫箱體正面，用透明有機(jī)玻璃板制作，與側(cè)壁用合頁(yè)連接，透明玻璃板便于觀察，同時(shí)易于打開(kāi)，便于彈射后樣件歸位、換取樣件等操作;該電阻絲位于透明箱體門(mén)內(nèi)壁，用來(lái)加熱以防止透明箱體門(mén)結(jié)霜起霧影響觀察。該保溫壁面采用雙層聚氨酯(PU)材料，中間加隔熱層;該合頁(yè)采用現(xiàn)有產(chǎn)品，用于連接透明箱體門(mén)與保溫壁面。
[0009]所述的小型制冷子系統(tǒng)，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，包括微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組、蒸發(fā)器和控制器，為保溫箱體形成的封閉環(huán)境制冷。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組制冷量550瓦，安裝于保溫箱體外;該蒸發(fā)器散熱量600瓦，配備一只風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷，該蒸發(fā)器安裝在保溫箱體內(nèi)壁，通過(guò)銅管與微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組連接形成制冷劑回路。該控制器配備液晶顯示屏，溫度控制范圍為O?-20攝氏度，可適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)條件的需要，對(duì)外部環(huán)境條件要求不高。
[0010]所述的液滴發(fā)生子系統(tǒng)，包括注射栗、注射器、注射針頭和導(dǎo)管。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該注射栗采用現(xiàn)有產(chǎn)品，能連續(xù)提供液滴，注射速度為0.1毫升每小時(shí)?1800毫升每小時(shí)可調(diào);該注射器采用現(xiàn)有產(chǎn)品，為醫(yī)用50毫升注射器;該注射針頭為自行設(shè)計(jì)，可以采用不同的口徑，得到體積5?20微升可調(diào)液滴，并通過(guò)控制該注射栗注射速度來(lái)改變液滴間隔，調(diào)整適合的水滴滴落間隔以及樣件臺(tái)的長(zhǎng)度，可以保證在樣件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好有水滴打在試驗(yàn)板上;該導(dǎo)管采用現(xiàn)有產(chǎn)品，為橡膠軟管。
[0011 ]所述的樣件彈射子系統(tǒng)，包括YA型彈簧、控制器、電磁閥、滑軌、活塞、連桿、樣件臺(tái)、復(fù)位拉繩、控制器、活塞缸、減速?gòu)椈伞⑾鹉z墊、支架、擋板、底座，它們的具體要求及相互關(guān)系是:該YA型彈簧采用現(xiàn)有產(chǎn)品，為該系統(tǒng)提供足夠的彈性勢(shì)能，且該彈簧響應(yīng)速度較快，選用直徑較大的彈簧，便于壓縮過(guò)程中的穩(wěn)定，該彈簧安裝于活塞缸內(nèi)部，一端安裝在擋板上;該控制器采用現(xiàn)有產(chǎn)品，安裝于保溫箱體外，可以作為電磁閥的控制開(kāi)關(guān);該電磁閥采用現(xiàn)有產(chǎn)品，安裝于滑軌上，作為彈射器的開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)控制器電磁閥供電，鐵芯瞬間收回，依靠彈簧彈力把活塞連同樣件臺(tái)一起彈射出去;該滑軌為自行設(shè)計(jì)，滑軌總長(zhǎng)度可以控制，固定在底座上;該活塞以及連桿采用質(zhì)量輕的塑料材料制成，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，安裝于活塞缸內(nèi)部，活塞在活塞缸里運(yùn)動(dòng)，采用低溫潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，以降低其運(yùn)動(dòng)阻力；該樣件臺(tái)為自行設(shè)計(jì)，與活塞通過(guò)連桿固連，樣件在樣件臺(tái)上采用壓板固定，最大樣件可達(dá)到10mmX100mm，樣件臺(tái)可以選用不同的形狀結(jié)構(gòu)，以便于安裝不同形狀的樣件，如翼型，曲面等;該復(fù)位拉繩采用現(xiàn)有產(chǎn)品，連接在活塞上，材質(zhì)為尼龍，樣件彈出后，可用電機(jī)或者人力拉動(dòng)該復(fù)位拉繩，使彈射器回到彈射初始狀態(tài);該電磁閥可以水平移動(dòng)，通過(guò)旋鈕固定在不同的位置，在拉動(dòng)復(fù)位拉繩使裝置回歸初始狀態(tài)時(shí)可以得到不同的彈性勢(shì)能，從而可以得到不同的實(shí)驗(yàn)速度，最大的實(shí)驗(yàn)速度能達(dá)到20m/s;該活塞缸為自行設(shè)計(jì)，安裝在支架上，開(kāi)有許多小孔，在樣件加速過(guò)程中，氣體可以從所有的孔中排出，當(dāng)樣件達(dá)到最高速度后，隨著活塞遮蓋的氣孔增多，能排氣的氣孔越來(lái)越少，直至沒(méi)有氣孔，形成一個(gè)氣墊，起到緩沖的作用;該減速?gòu)椈梢约跋鹉z墊，均采用現(xiàn)有產(chǎn)品，可以有效的對(duì)活塞的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行減速，起到緩沖的作用；該支架與擋板為自行設(shè)計(jì)，均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定在底座上，起到支撐和連接的作用;該底座為自行設(shè)計(jì)，為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定在保溫箱體的底面上。
[0012]所述的溫度傳感器:本發(fā)明配備了多個(gè)溫度傳感器，采用現(xiàn)有的T型熱電偶，測(cè)溫范圍為零下200至零上350攝氏度，熱響應(yīng)時(shí)間3秒能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)箱、待測(cè)表面等的溫度。
[0013]所述的高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，包括Olympus高速相機(jī)和冷光源。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該Olympus高速相機(jī)每秒傳輸幀數(shù)最高可達(dá)2000幀，用以觀察液滴撞擊樣件表面上的瞬間，液滴形態(tài)變化和結(jié)冰狀況。該冷光源亮度可調(diào)，為樣件表面提供光照。
[0014]優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，更好的模擬飛行器在空中結(jié)冰時(shí)的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)冷液滴撞擊待測(cè)樣件表面時(shí)結(jié)冰過(guò)程的微觀觀測(cè)，為涂層防冰性能的表征提供了良好的依據(jù)。
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)驗(yàn)圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1:系統(tǒng)整體布局圖。
[0017]圖2:保溫箱體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3:制冷子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖4:液滴發(fā)生子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖5-1:樣件彈射子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖5-2:初始位置時(shí)彈射系統(tǒng)示意圖。
[0022]圖5-3:實(shí)驗(yàn)位置時(shí)彈射系統(tǒng)示意圖。
[0023]圖5-4:活塞缸體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0024]本發(fā)明的一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，包括保溫箱體、小型制冷子系統(tǒng)、液滴發(fā)生子系統(tǒng)、樣件彈射子系統(tǒng)、溫度傳感器、高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)等。它們之間的相互關(guān)系是:保溫箱體為系統(tǒng)提供封閉環(huán)境;小型制冷子系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝于保溫箱體內(nèi)壁，其余部件安裝于保溫箱體外，用銅管連接形成制冷劑回路;液滴發(fā)生子系統(tǒng)主體位于保溫箱體外，導(dǎo)管和針頭伸入箱體內(nèi)，能滴落連續(xù)的液滴;樣件彈射子系統(tǒng)安裝于保溫箱體中部;溫度傳感器安裝于保溫箱體內(nèi)多處，包括保溫箱體空間，樣品臺(tái)正面;高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)安裝于保溫箱體外。
[0025]所述的保溫箱體為長(zhǎng)方體，為自行加工設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，包括透明箱體門(mén)、保溫壁面、電阻絲和合頁(yè)。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該透明箱體門(mén)位于保溫箱體正面，用透明有機(jī)玻璃板制作，與側(cè)壁用合頁(yè)連接，透明玻璃板便于觀察，同時(shí)易于打開(kāi)，便于彈射后樣件歸位、換取樣件等操作;該電阻絲位于透明箱體門(mén)內(nèi)壁，用來(lái)加熱以防止透明箱體門(mén)結(jié)霜起霧影響觀察。該保溫壁面采用雙層聚氨酯(PU)材料，中間加隔熱層;該合頁(yè)采用現(xiàn)有產(chǎn)品，用于連接透明箱體門(mén)與保溫壁面。
[0026]所述的小型制冷子系統(tǒng)，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，包括微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組、蒸發(fā)器和控制器，為保溫箱體形成的封閉環(huán)境制冷。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組制冷量550瓦，安裝于保溫箱體外；該蒸發(fā)器散熱量600瓦，配備一只風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷，該蒸發(fā)器安裝在保溫箱體內(nèi)壁，通過(guò)銅管與微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組連接形成制冷劑回路。該控制器配備液晶顯示屏，溫度控制范圍為O?-20攝氏度，可適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)條件的需要，對(duì)外部環(huán)境條件要求不高。
[0027]所述的液滴發(fā)生子系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4，包括注射栗、注射器、注射針頭和導(dǎo)管。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該注射栗采用現(xiàn)有產(chǎn)品，能連續(xù)提供液滴，注射速度為0.1毫升每小時(shí)?1800毫升每小時(shí)可調(diào);該注射器采用現(xiàn)有產(chǎn)品，為醫(yī)用50毫升注射器;該注射針頭為自行設(shè)計(jì)，可以采用不同的口徑，得到體積5?20微升可調(diào)液滴，并通過(guò)控制該注射栗注射速度來(lái)改變液滴間隔，調(diào)整適合的水滴滴落間隔以及樣件臺(tái)的長(zhǎng)度，可以保證在樣件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好有水滴打在試驗(yàn)板上;該導(dǎo)管采用先用產(chǎn)品，為橡膠軟管。
[0028]所述的樣件彈射子系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-1，，包括YA型彈簧、控制器、電磁閥、滑軌、活塞、連桿、樣件臺(tái)、復(fù)位拉繩、控制器、活塞缸、減速?gòu)椈?、橡膠墊、支架、擋板、底座，它們的具體要求及相互關(guān)系是:該YA型彈簧采用現(xiàn)有產(chǎn)品，為該系統(tǒng)提供足夠的彈性勢(shì)能，且該彈簧響應(yīng)速度較快，選用直徑較大的彈簧，便于壓縮過(guò)程中的穩(wěn)定，該彈簧安裝于活塞缸內(nèi)部，一端安裝在擋板上;該控制器采用現(xiàn)有產(chǎn)品，安裝于保溫箱體外，可以作為電磁閥的控制開(kāi)關(guān);該電磁閥采用現(xiàn)有產(chǎn)品，安裝于滑軌上，作為彈射器的開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)控制器電磁閥供電，鐵芯瞬間收回，依靠彈簧彈力把活塞連同樣件臺(tái)一起彈射出去;該滑軌為自行設(shè)計(jì)，滑軌總長(zhǎng)度可以控制，固定在底座上;該活塞以及連桿采用質(zhì)量輕的塑料材料制成，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，安裝于活塞缸內(nèi)部，活塞在活塞缸里運(yùn)動(dòng)，采用低溫潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，以降低其運(yùn)動(dòng)阻力；該樣件臺(tái)為自行設(shè)計(jì)，與活塞通過(guò)連桿固連，樣件在樣件臺(tái)上采用壓板固定，最大樣件可達(dá)到10mmX 100mm，樣件臺(tái)可以選用不同的形狀結(jié)構(gòu)，以便于安裝不同形狀的樣件，如翼型，曲面等;該復(fù)位拉繩采用現(xiàn)有產(chǎn)品，連接在活塞上，材質(zhì)為尼龍，樣件彈出后，可用電機(jī)或者人力拉動(dòng)該復(fù)位拉繩，使彈射器回到彈射初始狀態(tài);該電磁閥可以水平移動(dòng)，通過(guò)旋鈕固定在不同的位置，在拉動(dòng)復(fù)位拉繩使裝置回歸初始狀態(tài)時(shí)可以得到不同的彈性勢(shì)能，從而可以得到不同的實(shí)驗(yàn)速度，最大的實(shí)驗(yàn)速度能達(dá)到20m/s;該活塞缸為自行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-4，安裝在支架上，開(kāi)有許多小孔，在樣件加速過(guò)程中，氣體可以從所有的孔中排出，當(dāng)樣件達(dá)到最高速度后，隨著活塞遮蓋的氣孔增多，能排氣的氣孔越來(lái)越少，直至沒(méi)有氣孔，形成一個(gè)氣墊，起到緩沖的作用；該減速?gòu)椈梢约跋鹉z墊，均采用現(xiàn)有產(chǎn)品，可以有效的減速運(yùn)動(dòng)的活塞，起到緩沖的作用;該支架與擋板為自行設(shè)計(jì)，均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定在底座上，起到支撐和連接的作用;該底座為自行設(shè)計(jì)，為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定在保溫箱體的底面上。
[0029]所述的溫度傳感器:本發(fā)明的系統(tǒng)配備了多個(gè)溫度傳感器，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)箱、待測(cè)表面等的溫度。
[0030]所述的高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，包括Olympus高速相機(jī)和冷光源。它們的具體要求及相互關(guān)系是:該Olympus高速相機(jī)每秒傳輸幀數(shù)最高可達(dá)2000幀，用以觀察液滴撞擊樣件表面上的瞬間，液滴形態(tài)變化和結(jié)冰狀況。該冷光源亮度可調(diào)，為樣件表面提供光照。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種樣件彈射式過(guò)冷液滴撞擊微觀觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:它包括保溫箱體、小型制冷子系統(tǒng)、液滴發(fā)生子系統(tǒng)、樣件彈射子系統(tǒng)、溫度傳感器、高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng);該保溫箱體為系統(tǒng)提供封閉環(huán)境;該小型制冷子系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝于保溫箱體內(nèi)壁，其余部件安裝于保溫箱體外，用銅管連接形成制冷劑回路;該液滴發(fā)生子系統(tǒng)主體位于保溫箱體外，導(dǎo)管和針頭伸入箱體內(nèi)，能滴落連續(xù)的液滴;該樣件彈射子系統(tǒng)安裝于保溫箱體中部;該溫度傳感器安裝于保溫箱體內(nèi)； 所述的保溫箱體為長(zhǎng)方體，包括透明箱體門(mén)、保溫壁面、電阻絲和合頁(yè)；該透明箱體門(mén)位于保溫箱體正面，用透明有機(jī)玻璃板制作，與側(cè)壁用合頁(yè)連接;該電阻絲位于透明箱體門(mén)內(nèi)壁，用來(lái)加熱以防止透明箱體門(mén)結(jié)霜起霧影響觀察;該保溫壁面采用雙層聚氨酯即PU材料，中間加隔熱層;該合頁(yè)用于連接透明箱體門(mén)與保溫壁面； 所述的小型制冷子系統(tǒng)，包括微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組、蒸發(fā)器和控制器，為保溫箱體形成的封閉環(huán)境制冷;該微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組安裝于保溫箱體外；該蒸發(fā)器配備一只風(fēng)扇進(jìn)行風(fēng)冷，該蒸發(fā)器安裝在保溫箱體內(nèi)壁，通過(guò)銅管與微型直流壓縮機(jī)冷凝機(jī)組連接形成制冷劑回路;該控制器配備液晶顯示屏，溫度控制范圍為O?-20攝氏度，能適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)條件的需要，對(duì)外部環(huán)境條件要求不高； 所述的液滴發(fā)生子系統(tǒng)，包括注射栗、注射器、注射針頭和導(dǎo)管；該注射栗能連續(xù)提供液滴，注射速度可調(diào)；該注射器為醫(yī)用注射器;該注射針頭采用不同的口徑并通過(guò)控制該注射栗注射速度來(lái)改變液滴間隔，調(diào)整適合的水滴滴落間隔以及樣件臺(tái)的長(zhǎng)度，保證在樣件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好有水滴打在試驗(yàn)板上； 所述的樣件彈射子系統(tǒng)，包括YA型彈簧、控制器、電磁閥、滑軌、活塞、連桿、樣件臺(tái)、復(fù)位拉繩、控制器、活塞缸、減速?gòu)椈?、橡膠墊、支架、擋板、底座;該YA型彈簧為該系統(tǒng)提供足夠的彈性勢(shì)能，且該彈簧響應(yīng)速度快，選用直徑較大的彈簧，便于壓縮過(guò)程中的穩(wěn)定，該彈簧安裝于活塞缸內(nèi)部，一端安裝在擋板上;該控制器安裝在保溫箱體外，能作為電磁閥的控制開(kāi)關(guān);該電磁閥安裝在滑軌上，作為彈射器的開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)控制器電磁閥供電，鐵芯瞬間收回，依靠彈簧彈力把活塞連同樣件臺(tái)一起彈射出去；該滑軌的總長(zhǎng)度能控制，固定在底座上；該活塞以及連桿采用質(zhì)量輕的塑料材料制成，安裝于活塞缸內(nèi)部，活塞在活塞缸里運(yùn)動(dòng)，采用低溫潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，以降低其運(yùn)動(dòng)阻力；該樣件臺(tái)與活塞通過(guò)連桿固連，樣件在樣件臺(tái)上采用壓板固定，樣件臺(tái)選用不同的形狀結(jié)構(gòu)，以便于安裝不同形狀的樣件;該復(fù)位拉繩連接在活塞上，材質(zhì)為尼龍，樣件彈出后，用電機(jī)及人力拉動(dòng)該復(fù)位拉繩，使彈射器回到彈射初始狀態(tài);該電磁閥能水平移動(dòng)，通過(guò)旋鈕固定在不同的位置，在拉動(dòng)復(fù)位拉繩使裝置回歸初始狀態(tài)時(shí)得到不同的彈性勢(shì)能，從而得到不同的實(shí)驗(yàn)速度;該活塞缸安裝在支架上，開(kāi)有小孔，在樣件加速過(guò)程中，氣體從所有的孔中排出，當(dāng)樣件達(dá)到最高速度后，隨著活塞遮蓋的氣孔增多，能排氣的氣孔越來(lái)越少，直至沒(méi)有氣孔，形成一個(gè)氣墊，起到緩沖的作用;該減速?gòu)椈梢约跋鹉z墊，能有效的對(duì)活塞的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行減速，起到緩沖的作用;該支架與擋板均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定在底座上，起到支撐和連接的作用；該底座為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，固定在保溫箱體的底面上； 所述的溫度傳感器采用現(xiàn)有的T型熱電偶，測(cè)溫范圍為零下200至零上350攝氏度，熱響應(yīng)時(shí)間3秒能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)箱、待測(cè)表面的溫度； 所述的高速相機(jī)圖像采集子系統(tǒng)，包括Olympus高速相機(jī)和冷光源；該Olympus高速相機(jī)用以觀察液滴撞擊樣件表面上的瞬間，液滴形態(tài)變化和結(jié)冰狀況;該冷光源亮度可調(diào)，為樣件表面提供光照。
【文檔編號(hào)】F25B49/02GK105865100SQ201610206798
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】陳華偉, 趙澤輝, 劉曉林, 張德遠(yuǎn), 李欣
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)