[發明專利]一種顆粒溫度δv的測量方法

有效

• 申請號: 201310577859.4
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103604514A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 楊暉;楊海馬;孔平;鄭剛
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01K3/04
• 分類號: G01K3/04;G01N15/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種顆粒溫度δv的測量方法，用于流化床內顆粒溫度的測量，其特征在于，所述測量方法包括以下步驟：

步驟一：用激光作為光源，通過凹透鏡擴散后照射在所述流化床內的顆粒上，在遠場產生動態波動的散斑；

步驟二：用成像裝置以單位曝光時間T₀對步驟一中的所述散斑連續成像，得到一系列所述單位曝光時間T₀下的散斑圖像；

步驟三：將步驟二中的所述散斑圖像輸入電腦，所述電腦將所述單位曝光時間T₀下的所述散斑圖像轉換成所述單位曝光時間T₀下的像素灰度值；

步驟四：將步驟三中得到的所述單位曝光時間T₀下的所述像素灰度值經過計算，得到所述顆粒溫度δv隨時間變化的情況。

2.根據權利要求1所述的顆粒溫度δv的測量方法，其特征在于：

其中，所述成像裝置為像素數量為N的線陣相機，N為1024。

所述散斑連續成像的總成像數為K，所述K為偶數。

3.根據權利要求2所述的顆粒溫度δv的測量方法，其特征在于：

其中，將所述單位曝光時間T₀下的所述像素灰度值存入矩陣x：

x=x11x12···x1Nx21x22···x2N···xK1xK2···xKN]]>

其中，每一個x_ji表示每一個所述散斑圖像所對應的所述像素灰度值，i∈[1,N],j∈[1,K]，N為所述像素數量，K為所述總成像數，

取所述矩陣x中的奇數行，組成新的矩陣y：

y=y11y12···y1Ny21y22···y2N···yP1yP2···yPN]]>

其中，P=K/2，

根據公式V1(T0)=[<Il2>T0<Il>T02]-1,]]>其中<Il2>T0=Σi=1Nyli2N,]]><Il>T02=(Σi=1NyliN)2,]]>i∈[1,N]，l∈[1,P]，V_l(T₀)為所述散斑圖像在所述曝光時間為T₀時的襯比度值，

根據公式其中,χ_iT為曝光時間為T時第i個像素的灰度值，I_i為第i個像素上的光強，結合所述矩陣y，

得出所述曝光時間為T₀時所述矩陣y中第l行所述散斑圖像的光強平方的平均值為：

<Il2>T0=Σi=1Nyli2N=Σi=1N1N[∫0T0∫0T0Ili(t′)Ili(t′′)dt′dt′′/T02],]]>

根據Siegert公式：<(I_i(t′)I_i(t″))>＝<I>²{1+β[g₁(t′-t″)]²}，其中，β為系統相干系數，g₁(t)＝exp(-4πδv/λ)為顆粒的散射光場自相關函數，所述顆粒的散射光場自相關函數g₁(t)＝exp(-4πδv/λ)式中，δv即所述顆粒溫度，λ為激光波長，則所述曝光時間為T₀時第l行像素的光強平方的平均值為：

<Il2>T0=<Il>T02∫0T0∫0T0{1+β[g1(t′-t′′)]2}dt′dt′′/T02,]]>

根據所述公式得出所述矩陣y中所述散斑圖像在所述曝光時間為T₀時的所述襯比度值V_l(T₀)為：

Vl(T0)=β∫0T0∫0T0[g1(t′-t′′)]2dt′dt′′/T02=β∫0T02(1-t/T0)[g1(t)]2dt/T0,]]>

則所述矩陣y中的所述像素灰度值的所述襯比度值V_P(T₀)隨時間變化的矩陣為：

V_P(T₀)＝[V₁(T₀),V₂(T₀),...,V_P(T₀)]；

其中，將所述矩陣x中每兩行數據相加，得到兩倍曝光時間2T₀下的所述像素灰度值，組成新的矩陣z：

z=z11z12···z1Nz21z22···z2N···zQ1zQ2···zQN]]>

其中，z_ji表示所述兩倍曝光時間2T₀下的像素灰度值，i∈[1,N],j∈[1,Q]，Q=K/2，N為所述像素數量，

經過計算，所述散斑圖像在所述曝光時間為2T₀時的所述襯比度值V_q(2T₀)為：

Vq(2T0)=β∫02T02(1-t/2T0)[g1(t)]2dt/2T0]]>

則所述矩陣z中的所述像素灰度值的所述襯比度值V_Q(2T₀)隨時間變化的矩陣為：

所述曝光時間為T₀時的所述襯比度值V_l(T₀)與所述曝光時間為2T₀時的所述襯比度值V_q(2T₀)之比隨時間t變化的函數C(t)為：

C(t)=Vq(2T0)Vl(T0)=∫02T0(1-t/2T0)[g1(t)]2dt/2∫0T0(1-t/T0)[g1(t)]2dt,t=2T0,4T0,...,KT0]]>

根據公式g₁(t)＝exp(-4πδv/λ)，λ為所述激光波長，設Φ＝8πT₀/λ，則所述C(t)可簡化為：

C(t)=exp[-4(4πδv/λ)T0]+4(4πδv/λ)T0-14exp[-2(4πδv/λ)T0]+8(4πδv/λ)T0-4=exp(-2δvΦ)+2δvΦ-14exp(-δvΦ)+4δvΦ-4]]>

根據矩陣

V_P(T₀)＝[V₁(T₀),V₂(T₀),...,V_P(T₀)]

和矩陣

將所述矩陣V_Q(2T₀)除以所述矩陣V_P(T₀)，得到所述函數C(t)，

則，根據得到的所述顆粒溫度δv隨時間變化的情況。

4.根據權利要求3所述的顆粒溫度δv的測量方法，其特征在于：

其中，將得到的所述顆粒溫度δv隨時間變化的情況通過低通濾波器濾除高頻噪聲，得到消除所述噪聲后的所述顆粒溫度δv隨時間變化的情況。