一种样件弹射式过冷液滴撞击微观观测系统

摘要

一种样件弹射式过冷液滴撞击微观观测系统，它包括保温箱体、小型制冷子系统、液滴发生子系统、样件弹射子系统、温度传感器、高速相机图像采集子系统；该保温箱体为系统提供封闭环境；该小型制冷子系统的蒸发器安装于保温箱体内壁，其余部件安装于保温箱体外，用铜管连接形成制冷剂回路；该液滴发生子系统主体位于保温箱体外，导管和针头伸入箱体内，能滴落连续的液滴；该样件弹射子系统安装于保温箱体中部；该温度传感器安装于保温箱体内；本发明更好的模拟飞行器在空中结冰时的实际情况，实现对过冷液滴撞击待测样件表面时结冰过程的微观观测，为涂层防冰性能的表征提供了良好的依据。

主权项

一种样件弹射式过冷液滴撞击微观观测系统，其特征在于：它包括保温箱体、小型制冷子系统、液滴发生子系统、样件弹射子系统、温度传感器、高速相机图像采集子系统；该保温箱体为系统提供封闭环境；该小型制冷子系统的蒸发器安装于保温箱体内壁，其余部件安装于保温箱体外，用铜管连接形成制冷剂回路；该液滴发生子系统主体位于保温箱体外，导管和针头伸入箱体内，能滴落连续的液滴；该样件弹射子系统安装于保温箱体中部；该温度传感器安装于保温箱体内；所述的保温箱体为长方体，包括透明箱体门、保温壁面、电阻丝和合页；该透明箱体门位于保温箱体正面，用透明有机玻璃板制作，与侧壁用合页连接；该电阻丝位于透明箱体门内壁，用来加热以防止透明箱体门结霜起雾影响观察；该保温壁面采用双层聚氨酯即PU材料，中间加隔热层；该合页用于连接透明箱体门与保温壁面；所述的小型制冷子系统，包括微型直流压缩机冷凝机组、蒸发器和控制器，为保温箱体形成的封闭环境制冷；该微型直流压缩机冷凝机组安装于保温箱体外；该蒸发器配备一只风扇进行风冷，该蒸发器安装在保温箱体内壁，通过铜管与微型直流压缩机冷凝机组连接形成制冷剂回路；该控制器配备液晶显示屏，温度控制范围为0～‑20摄氏度，能适应不同实验条件的需要，对外部环境条件要求不高；所述的液滴发生子系统，包括注射泵、注射器、注射针头和导管；该注射泵能连续提供液滴，注射速度可调；该注射器为医用注射器；该注射针头采用不同的口径并通过控制该注射泵注射速度来改变液滴间隔，调整适合的水滴滴落间隔以及样件台的长度，保证在样件运动过程中恰好有水滴打在试验板上；所述的样件弹射子系统，包括YA型弹簧、控制器、电磁阀、滑轨、活塞、连杆、样件台、复位拉绳、控制器、活塞缸、减速弹簧、橡胶垫、支架、挡板、底座；该YA型弹簧为该系统提供足够的弹性势能，且该弹簧响应速度快，选用直径较大的弹簧，便于压缩过程中的稳定，该弹簧安装于活塞缸内部，一端安装在挡板上；该控制器安装在保温箱体外，能作为电磁阀的控制开关；该电磁阀安装在滑轨上，作为弹射器的开关，启动控制器电磁阀供电，铁芯瞬间收回，依靠弹簧弹力把活塞连同样件台一起弹射出去；该滑轨的总长度能控制，固定在底座上；该活塞以及连杆采用质量轻的塑料材料制成，安装于活塞缸内部，活塞在活塞缸里运动，采用低温润滑油润滑，以降低其运动阻力；该样件台与活塞通过连杆固连，样件在样件台上采用压板固定，样件台选用不同的形状结构，以便于安装不同形状的样件；该复位拉绳连接在活塞上，材质为尼龙，样件弹出后，用电机及人力拉动该复位拉绳，使弹射器回到弹射初始状态；该电磁阀能水平移动，通过旋钮固定在不同的位置，在拉动复位拉绳使装置回归初始状态时得到不同的弹性势能，从而得到不同的实验速度；该活塞缸安装在支架上，开有小孔，在样件加速过程中，气体从所有的孔中排出，当样件达到最高速度后，随着活塞遮盖的气孔增多，能排气的气孔越来越少，直至没有气孔，形成一个气垫，起到缓冲的作用；该减速弹簧以及橡胶垫，能有效的对活塞的运动进行减速，起到缓冲的作用；该支架与挡板均为长方体结构，固定在底座上，起到支撑和连接的作用；该底座为长方体结构，固定在保温箱体的底面上；所述的温度传感器采用现有的T型热电偶，测温范围为零下200至零上350摄氏度，热响应时间3秒能够实时监测实验箱、待测表面的温度；所述的高速相机图像采集子系统，包括Olympus高速相机和冷光源；该Olympus高速相机用以观察液滴撞击样件表面上的瞬间，液滴形态变化和结冰状况；该冷光源亮度可调，为样件表面提供光照。