目前已有诸多实验观测表明，风沙环境中沙尘颗粒携带有额外净电荷，刘亚奎等人通过轨迹图像处理法，在野外实地测量得到了风沙流中单颗沙粒的带电量，发现其荷质比可达300 μC/m²，并且沙粒带电量以及带电极性与其粒径、环境相对湿度等因素相关。另外，由于风沙环境中大量带电沙尘颗粒的聚集，会导致形成风沙电场，张欢等人在中国甘肃青土湖观测到沙尘暴过境时，风沙电场强度可达400 kV/m。而风沙电场又会进一步反作用于沙粒，影响其荷电机理及输运过程，Kok等人实验室实验发现，电场强度达到300 kV/m时，电场中静置的沙粒发生了起跳现象。因此，本文搭建了一个室内可控温湿度的强电场作用下沙粒起跳带电量测量平台，开展实验研究了电场作用下沙粒荷电及起跳行为。首先详细介绍了本实验装置平台，结合运动学分析给出了轨迹图像处理法反演测量沙粒带电量的基本原理并进行了误差分析。第一步实验测量得到了不同条件下，能够使得不同粒径沙粒起跳的最小电场强度E_th。实验结果表明，在给定相对湿度的条件下，E_th与沙粒粒径呈线性正相关性；在给定粒径的条件下，随着相对湿度的增加，E_th线性下降，当相对湿度超过60%时，E_th趋于稳定保持不变。通过拟合实验测量结果，给出了由粒径和相对湿度共同决定的沙粒临界起跳电场强度E_th的经验公式。进一步地，当电场强度高于E_th时，沙粒在电场作用下起跳至空中，此时通过高速相机记录其运动轨迹，结合轨迹图像处理法，测量得到了电场作用下单颗起跳沙粒感应荷电的带电量以及粒径。测量结果表明，相对湿度一定时，起跳沙粒的带电量与电场强度无关，与沙粒粒径正相关，沙粒面电荷密度与粒径线性正相关，荷质比与粒径负相关；电场强度、粒径一定时，沙粒带电量与相对湿度无关。综上，结合沙粒带电量、面电荷密度以及荷质比与沙粒粒径间的关系，拟合给出了电场作用下的单个起跳沙粒所能携带的最大电荷量的经验公式，该公式与沙粒粒径的平方以及立方正相关。本文中搭建的实验装置平台可测量电场作用下单个起跳沙粒的带电量，同时本实验结果也可用于进一步研究电场作用下沙粒的运动过程以及荷电机理。

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