主权项 |
1.一种透过率相关频谱法颗粒测量方法,其特征在于,方法步骤为:1)在颗粒粒子流通过的空间中,与颗粒流向垂直设置直径为DB,相距为d,入射光强度分别为I1,0和I2,0的二束平行的窄光束;2)用光电探测器测量在时刻t通过受光照射的厚度为L的颗粒测量区的透射光脉动信号I1(t)和I2(t),并用透射光强度和入射光强度之比:T1(t)=I1(t)/I1,0和T2(t)=I2(t)/I2,0表示透过率;3)对上述透过率脉动信号作互相关处理,得到互相关信号Pd,τ为:<math> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>,</mo> <mi>τ</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>e</mi> <mo>{</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>τ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>}</mo> <mo>=</mo> <munder> <mi>lim</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>→</mo> <mo>∞</mo> </mrow> </munder> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <msubsup> <mo>∫</mo> <mn>0</mn> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> </msubsup> <msub> <mi>T</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>τ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>dt</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 改变相关时间τ的大小,得到Pd,τ达到最大值时所对应的τ(记做τmax)并与光束距离d结合可得颗粒速度v=d/τmax;4)对透过率脉动信号T(t)作自相关处理,用Pτ表示:<math> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>τ</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>e</mi> <mo>{</mo> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>τ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>}</mo> <mo>=</mo> <munder> <mi>lim</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>→</mo> <mo>∞</mo> </mrow> </munder> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <msubsup> <mo>∫</mo> <mn>0</mn> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> </msubsup> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>τ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>dt</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 与上面一样,τ是相关时间,当τ→0时,T(t)=T(t+τ),此时相关值最大,随着相关时间τ的增大,相关性逐渐减弱,对于光束直径为DB、颗粒粒径为DP、颗粒的流速为v的情况,当τ>(DP+DP)/v时,相关性降为最小;理论上得到T(t)的相关值Pτ是光束直径为DB、颗粒粒径为DP,i、颗粒的流速为v、颗粒体积浓度CV,i、光程L和相关时间τ的函数,<math> <mrow> <mi>ln</mi> <msub> <mi>P</mi> <mi>τ</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <munder> <mi>Σ</mi> <mi>i</mi> </munder> <mfrac> <mrow> <mn>1.5</mn> <mi>L</mi> </mrow> <msub> <mi>D</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>V</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>[</mo> <mn>2</mn> <mo>-</mo> <mi>Π</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>D</mi> <mi>B</mi> </msub> <msub> <mi>D</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>,</mo> <mfrac> <mi>vτ</mi> <msub> <mi>D</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 其中特征函数∏描述透过率自相关频谱中包含的颗粒粒度分布信息<math> <mrow> <mi>Π</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>Λ</mi> <mo>,</mo> <mi>Γ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mo>∫</mo> <mn>0</mn> <mo>∞</mo> </munderover> <msub> <mi>F</mi> <mi>S</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>Λ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>·</mo> <msub> <mi>J</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>uΓ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>·</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msubsup> <mi>J</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>du</mi> </mrow> </math> Λ=DB/DP是光束直径与颗粒粒径的比值,Г=vτ/DP,FS是窄光束在截面上的光强分布因子,适用于圆形高斯光束、圆形均匀光束、矩形光束和多边形光束,对于高斯光束为exp-(uΛ/2)2,对于光强均匀分布的圆形光束为[2J1(uΛ)/uA]2;5)根据公函数式3,改变相关时间τ即可得到透过率自相关频谱,当光束直径为DB、颗粒的流速为v、光程L已知时,从透过率自相关频谱图,得到颗粒的粒径分布信息并由此得到颗粒的浓度信息;当颗粒为单分散系时,从频谱图曲线的转折点结合颗粒系的流速即得到颗粒的粒径,从曲线在纵坐标上的高度得到颗粒的浓度。 |