[實用新型]對離散狀態(tài)顆粒粒度分布測量的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720075060.5
• 申請日: 2007-09-27
• 公開（公告）號: CN201130136Y
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 蘇明旭;蔡小舒;薛明華;尚志濤;唐榮山
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/02;G01N15/06;G01N29/02;G06F19/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及超聲測量技術，特別是涉及一種利用超聲多次反射信號測量處于離散狀態(tài)顆粒的粒度分布及其濃度的技術。

背景技術

對分散狀態(tài)顆粒的粒度大小和濃度進行測量，在涉及兩相流動的動力、化工、醫(yī)藥、環(huán)保、水利、材料等領域中具有廣泛應用背景。與現(xiàn)有測量方法如篩分法、顯微鏡法、全息照相法、電感應法、沉降法等比較，超聲法往往具有自動化程度高，能進行快速且準確的測量。同時由于超聲波具有寬的頻帶范圍，強穿透能力，可在有色甚至不透明的物質(zhì)中傳播并具有測量速度快，超聲波傳感器價格低且耐污損，特別適合作在線檢測。

現(xiàn)有的超聲法顆粒測量手段中，采用穿透式或反射式對超聲信號的測量，均需要超聲波在待測對象中進行傳播。在對高濃度和高衰減物質(zhì)的測量過程中，超聲波的傳播聲程有限，使得測量信號存在信噪比過小缺點，甚至不能檢測到有效聲信號，測量過程不能得以實現(xiàn)。

同時現(xiàn)有多數(shù)方法采用了單一頻率的超聲波，沒有注意到顆粒粒度和超聲譜的關系，而超聲譜(阻抗譜，衰減譜，速度譜)和顆粒粒度關系是非常密切的。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能實現(xiàn)完全的非接觸測量，能對離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測量裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種對離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測量裝置，包括進行數(shù)據(jù)處理的計算機，連接計算機的信號處理電路，連接信號處理電路的脈沖波發(fā)射/接收電路，連接脈沖波發(fā)射/接收電路的寬帶換能器，換能器設于測試板外側(cè)；所述裝置由計算機控制，發(fā)射電路發(fā)出脈沖電信號，經(jīng)觸發(fā)換能器發(fā)出聲波，超聲波在測試板壁面一次以上反射后再由換能器接收，并經(jīng)過信號處理電路的信號放大、高速模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換傳輸給計算機進行數(shù)據(jù)處理得到顆粒粒度分布；計算機設有用于顯示測量結(jié)果的曲線和數(shù)據(jù)的屏幕。

進一步的，所述寬帶換能器采用窄脈沖信號激勵；脈沖信號越窄，包含的頻譜信息就越豐富。

進一步的，所述信號處理電路設有高速A/D轉(zhuǎn)換單元和信號放大單元。

進一步的，所述寬帶換能器為自發(fā)自收寬帶換能器。

進一步的，所述計算機設有用于保存測量結(jié)果的硬盤；供以后分析使用。

進一步的，所述測試板為管道的側(cè)壁。

進一步的，所述測試板選擇其特征阻抗與顆粒樣品的特征阻抗之比大于10，所述測量板特征阻抗和樣品必須選擇具有很大差異的物質(zhì)(如不銹鋼和水Z_鋼/Z_水≈30)。

進一步的，所述測試板為探頭凹槽一側(cè)的反射板，反射板外側(cè)設寬帶換能器(壓電片)，并由電纜線連接脈沖波發(fā)射/接收電路；寬帶探頭以法蘭形式和管道連接或插入管道中作在線檢測。

利用本實用新型提供的對離散狀態(tài)顆粒粒度分布測量的裝置，由于采用間接測量的方法，通過對多次超聲反射信號的反射回波幅度和相位的測量，利用樣品和標定物質(zhì)的對比，計算得出顆粒樣品中復聲特性阻抗(與聲速和聲衰減有關)，并根據(jù)這些聲特性阻抗譜再計算得出對高濃度和高衰減顆粒兩相流的顆粒粒度分布及濃度。本實用新型提供的方法整個檢測過程中聲波不在樣品中傳播，無須穿透被測介質(zhì)，不僅實現(xiàn)了完全的非接觸測量，而且非常適合對于高濃度、高衰減樣品的檢測。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例對離散狀態(tài)顆粒粒度分布測量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例中多次反射信號的曲線示意圖；

圖3是本實用新型實施例中多次反射信號的譜和粒度之間關系的曲線示意圖；

圖4是本實用新型實施例中測量探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應列入本實用新型的保護范圍。

本實用新型實施例的理論模型和反演技術計算：如圖1所示，換能器4發(fā)射超聲波在板5內(nèi)多次反射，對其分別在待測樣品(指由顆粒和液體連續(xù)介質(zhì)構(gòu)成的混合物)和標定物質(zhì)中進行測試，其反射系數(shù)有如下關系：