[发明专利]一种测量真空冷喷涂粒子速度的方法

摘要

本发明公开了一种测量真空冷喷涂粒子速度的方法，其首先通过硬件采集卡采集真空冷喷涂粒子飞行时产生的电压信号，然后通过内存映射的方式将采集到的粒子电压信号存储到计算机中，最后计算机分析计算真空冷喷涂粒子的速度：首先对粒子电压信号进行滤波，然后通过矩形函数截取有效粒子波形，通过最小二乘法拟合粒子波形，最后由分析拟合后的波形计算得到真空冷喷涂粒子的飞行速度。本发明的测量真空冷喷涂粒子速度的方法集参数采集和数据分析为一体，实时采集、实时显示并分析粒子波形数据，提高了研究人员的工作效率和使粒子参数采集具有连续性；另外，实时分析粒子信号数据时可以滤除粒子信号中的杂波，提高了对粒子速度检测的准确性。

主权项

一种测量真空冷喷涂粒子速度的方法，其特征在于，采用的真空冷喷涂粒子速度测量装置的结构为：包括孔径光阑(5)，双胶合透镜组(6)放置在孔径光阑(5)的内部，调制窗光阑(7)在孔径光阑(5)的右侧并与光纤(8)连接，调制窗光阑(7)在双胶合透镜组(6)后形成一个调制窗光阑理想像平面(3)，调制窗光阑理想像平面(3)在双胶合透镜组(6)的焦平面上，激光发射仪(1)在调制窗光阑理想像平面(3)的正上方，喷涂设备(4)与基体(2)分别在调制窗光阑理想像平面(3)的左右两侧，光纤(8)后依次连接有光电转换器(9)、硬件采集卡(10)、计算机(11)；其测量真空冷喷涂粒子速度的步骤如下：步骤1：初始化硬件采集卡并设置采样参数，包括设置计算机单文件保存的真空冷喷涂粒子电压信号的屏数；步骤2：计算机调用硬件采集卡接口采集真空冷喷涂粒子飞行时产生的电压信号，所述电压信号为三角波形电压信号；步骤3：初步判断硬件采集卡采集的真空冷喷涂粒子电压信号数据是否符合要求：当单屏真空冷喷涂粒子电压信号数据的电压最大值减去电压平均值大于有效峰值0.03V时，说明单屏粒子数据有效，直接保存数据到内存映射文件中，反之，不保存粒子数据到内存映射文件中，直接调用硬件采集卡采集下一屏粒子数据；重复步骤2与步骤3，直至符合要求的真空冷喷涂粒子电压信号数据的屏数等于步骤1中设置的计算机单文件保存的真空冷喷涂粒子电压信号的屏数，然后将内存映射文件中的真空冷喷涂粒子电压信号数据写入计算机文件中，实时显示真空冷喷涂粒子电压信号波形；步骤4：分析处理各屏真空冷喷涂粒子电压信号数据，具体步骤如下：4.1滤除真空冷喷涂粒子电压信号的噪声信号；4.2分析真空冷喷涂粒子电压信号数据是否符合测速要求，不符合测速要求的该屏真空冷喷涂粒子电压信号数据不进行后续的分析处理；4.3拟合符合测速要求的真空冷喷涂粒子电压信号波形，具体步骤如下：4.3.1采用循环遍历的方式求出真空冷喷涂粒子的三角波形电压信号的上升沿起点和下降沿终点；4.3.2根据求出的三角波形上升沿起点和下降沿终点，通过矩形窗函数对真空冷喷涂粒子电压信号进行截断处理，得到真空冷喷涂粒子的有效三角波形；4.3.3通过最小二乘法线性拟合真空冷喷涂粒子的有效三角波形，得到真空冷喷涂粒子的电压信号数据拟合方程；步骤5：计算真空喷涂冷粒子的速度5.1首先求出各屏真空喷涂冷粒子电压信号数据对应的真空冷喷涂粒子的速度，具体步骤如下：首先求出步骤4中拟合后的三角波形上升沿中点电压值对应的索引值middlepos1和下降沿中点电压值对应的索引值middlepos2，然后计算各屏电压信号数据对应的真空冷喷涂粒子的速度，计算公式如下：v＝s/t其中，t＝(middlepos2‑middlepos1)/f，f是硬件采集卡的采样频率，s是调制窗光阑的边长，为0.75mm；5.2计算各屏真空喷涂冷粒子电压信号数据对应的真空冷喷涂粒子的速度的平均值，得到真空喷涂冷粒子的速度，计算公式如下：$v_{\mathrm{ave}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{v}_i}{n}$其中：v_i是第i屏的粒子速度值，n是符合测速要求的真空冷喷涂粒子电压信号总屏数。