一种离散状态颗粒粒度分布的测量方法及装置

摘要

一种离散状态颗粒粒度分布的测量方法及装置，首先，布置一个发射平面驻波声波或者平面行波的声场；离散状态的颗粒系在声波作用下发生水平横向振动，对颗粒系的横向运动轨迹进行连续拍照，顺次记录图像；统计图像中该颗粒随时间t在声场中的振幅值x，获得该颗粒的实际振动曲线，将上述实际曲线与理论计算下、不同粒径颗粒在相同声场中的振动曲线相对比，取曲线近似度最高的颗粒粒径为该颗粒的粒径、直至颗粒系中所有颗粒的粒径确定完毕，获得颗粒系的粒度分布。本发明能够获得比光学图像法更低的粒度测量下限，实现了完全的非接触测量，测量精度高，自动化程度高，能进行快速且准确的测量。

主权项

1.一种离散状态颗粒粒度分布的测量方法，其特征在于：第一步，布置一个发射平面驻波声波或者平面行波的声场，声波的传播方向为水平方向；第二步，离散状态的颗粒系在自身重力或外力作用下从声场上方下落、进入声场，在声波作用下发生水平横向振动，对颗粒系的横向运动轨迹进行连续拍照，顺次记录图像；第三步，在第一幅图像中选取一颗粒，设该颗粒开始下落时在该图像中的初始横向振幅值x₀＝0，将顺次记录的图像叠加，获得该颗粒随时间t在声场中的横向振动曲线；第四步，将上述横向振动曲线与理论计算下、不同粒径颗粒在相同声场中的振动曲线相对比，取曲线近似度最高的颗粒粒径为该颗粒的粒径；第五步，重述上述第三、四步，确定其它颗粒的粒径，直至颗粒系中所有颗粒的粒径确定完毕，获得颗粒系的粒度分布；颗粒的振幅理论值通过求解下述公式获得：$F_x=\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}=F_p+F_v$上述公式中：①、Fv为Stokes黏性力,按照如下公式代入：F_v＝-3πμd_p(V_x-u)其中：μ为流体动力黏度,为常量，d_p为颗粒粒径，t为时间，均为自变量，V_x为颗粒在水平方向上的即时运动速度，V_x＝dx/dt；②、Fp为声压对颗粒的作用力,按照如下公式代入：$F_p=[p(x-\frac{\sqrt{2}}{4}{d}_p,t)-p(x+\frac{\sqrt{2}}{4}{d}_p,t)]\pi {\left(\frac{d_p}{2}\right)}^2$对于平面行波，不同位置和时间的声压按照下式给出：p(x,t)＝p₀+p_mcos[2πf(t-x/c)]对于驻波声场，不同位置和时间的声压按照下式给出：$p(x,t)=p_0+p_m\sin \left(2\pi \frac{x}{\lambda }\right)\cos \left(2\mathrm{\pi ft}\right)$其中：p₀为连续介质静压力，计算中可约去，p_m为声压幅值，c为声速,f为声波频率,λ为声波波长,均为常量。