[發(fā)明專利]水霧濃度測量裝置及測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310545792.6
• 申請日: 2013-11-02
• 公開（公告）號: CN103558187A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向定艾;吳兆奎;彭旭升;林一鋒;張波濤;徐銳;祝文軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量表征空間(通常為大氣空間)內(nèi)水霧濃度的裝置及測量方法，具體包括技術(shù)上相互關(guān)聯(lián)的水霧濃度測量儀、水霧濃度標(biāo)定裝置和水霧濃度測量方法。

二、背景技術(shù)

水霧在熄滅電氣、艦船、建筑各種類型火災(zāi)已得到廣泛應(yīng)用，在石油、天然氣管道輸送和礦井瓦斯防爆抑爆領(lǐng)域也有了一定應(yīng)用和發(fā)展。水霧濃度是表征空間內(nèi)水霧特征的重要參數(shù)之一，目前，水霧濃度測量是采用傳統(tǒng)量杯法和稱重法的方式。這些方法存在以下不足：1)只能測量一定時(shí)間內(nèi)水霧濃度的變化，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量，2)只能測量一定體積空間內(nèi)的總水霧量，不能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)測量。另外，經(jīng)檢索，國內(nèi)外目前也沒有采用光學(xué)法測量空間水霧濃度的專利，主要是難以獲得尺寸均勻的水霧顆粒，同時(shí)，由于蒸發(fā)和碰撞，水霧顆粒的尺寸和質(zhì)量也會隨時(shí)發(fā)生變化，沒有可以借鑒的水霧濃度標(biāo)定方法和裝置。

三、發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種能實(shí)時(shí)測量表征空間內(nèi)水霧濃度變化的水霧濃度測量裝置及測量方法，具體包括技術(shù)上相互關(guān)聯(lián)(有相同或相應(yīng)必要技術(shù)特征)的水霧濃度測量儀、水霧濃度標(biāo)定裝置和水霧濃度測量方法。

本發(fā)明的基本思路是：利用光散射原理并通過標(biāo)定裝置制作的水霧濃度-散射電壓關(guān)系式標(biāo)定水霧濃度，從而實(shí)現(xiàn)水霧濃度在線實(shí)時(shí)測量。

本專利申請包括三個(gè)技術(shù)上相互關(guān)聯(lián)(有相同或相應(yīng)必要技術(shù)特征)的發(fā)明，分別是：

I、一種水霧濃度測量儀，其特征是：該測量儀包括支架，安裝在支架一側(cè)的光學(xué)發(fā)射單元，安裝在支架另一側(cè)的光學(xué)接收單元，氣流吹掃裝置；其中：

光學(xué)發(fā)射單元由發(fā)光元件和裝在發(fā)光元件前面的發(fā)射透鏡組成；

光學(xué)接收單元由接收透鏡、裝在接收透鏡后面的光電二級管D1、與光電二級管D1連接的檢測電路裝置組成；

氣流吹掃裝置為設(shè)有兩個(gè)氣流出口的壓力空氣管道，其中一個(gè)氣流出口對準(zhǔn)發(fā)射透鏡，另一個(gè)氣流出口對準(zhǔn)接收透鏡；

檢測電路裝置包括電源電路、光電轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路。

進(jìn)一步的方案是：發(fā)光元件是半導(dǎo)體激光二級管，光電二級管D1是硅光電二級管。

該發(fā)明中：電源電路、光電轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路都可采用常見的多種電路裝置。壓力空氣管道可以外接壓縮空氣，也可以另設(shè)小風(fēng)扇，小風(fēng)扇一端與大氣相通，另一端分別與兩個(gè)氣流出口相通。發(fā)光元件可以是功率為3mW、波長為635nm的半導(dǎo)體激光二級管。檢測電路裝置用于散射電壓和水霧濃度檢測、計(jì)算、儲存、顯示等。氣流吹掃裝置風(fēng)力應(yīng)該很小，只要能保證鏡頭不被沾上水霧，又不會對霧場產(chǎn)生影響即可，以確保測量精度。

II、一種水霧濃度標(biāo)定裝置，其特征是：該裝置包括裝有水霧發(fā)生器的箱體，箱體一側(cè)裝有吹霧風(fēng)扇，箱體另一側(cè)裝有門扇，箱體置于壓力傳感器上，設(shè)有壓力采集儀與壓力傳感器聯(lián)接。該發(fā)明中：水霧發(fā)生器可采用常用的產(chǎn)品，既可裝在箱體內(nèi)，也可以裝在箱體外并與箱體連通。

III、一種水霧濃度測量方法，其特征是：

A、預(yù)備水霧濃度測量儀：該測量儀包括支架，安裝在支架一側(cè)的光學(xué)發(fā)射單元，安裝在支架另一側(cè)的光學(xué)接收單元，氣流吹掃裝置；其中：

光學(xué)發(fā)射單元由發(fā)光元件和裝在發(fā)光元件前面的發(fā)射透鏡組成；

光學(xué)接收單元由接收透鏡、裝在接收透鏡后面的光電二級管D1、與光電二級管D1連接的檢測電路裝置組成；

氣流吹掃裝置為設(shè)有兩個(gè)氣流出口的壓力空氣管道，其中一個(gè)氣流出口對準(zhǔn)發(fā)射透鏡，另一個(gè)氣流出口對準(zhǔn)接收透鏡；

檢測電路裝置包括電源電路、光電轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路；

B、預(yù)備水霧濃度標(biāo)定裝置：該裝置包括裝有水霧發(fā)生器的箱體，箱體一側(cè)裝有連通大氣和箱體的風(fēng)扇，箱體另一側(cè)裝有門扇，箱體置于壓力傳感器上，設(shè)有壓力采集儀與壓力傳感器聯(lián)接；

C、關(guān)閉門扇，開啟壓力采集儀，啟動水霧發(fā)生器，工作T0秒使箱體內(nèi)充滿水霧，然后關(guān)閉水霧發(fā)生器，沉降T1秒后，啟動風(fēng)扇并打開門扇，吹出箱體內(nèi)的懸浮水霧，通過與壓力傳感器聯(lián)接的壓力采集儀采集吹出懸浮水霧前后箱體的重量差即為T1時(shí)間點(diǎn)箱體內(nèi)懸浮的水霧質(zhì)量，用該水霧質(zhì)量除以箱體容積即為箱體內(nèi)的水霧濃度；用同樣的方法，可得到沉降T2、T3、T4、T5…Tn秒后的水霧濃度，n為整數(shù)；

D、將水霧濃度測量儀置于箱體內(nèi)，啟動氣流吹掃裝置，關(guān)閉門扇，啟動水霧發(fā)生器，工作T0秒使箱體內(nèi)充滿水霧，然后關(guān)閉水霧發(fā)生器，由檢測電路裝置分別測出沉降T1、T2、T3、T4、T5…Tn秒后的散射電壓；