[發明專利]一種基于光脈動的顆粒粒徑檢測裝置

有效

• 申請號: 201611030755.1
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106568693B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 魏利平;易浩然;顧家華;劉文超;郭嘉成
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 西安中科匯知識產權代理有限公司 61254
• 代理人: 韓冰

本發明涉及一種基于光脈動的顆粒粒徑檢測裝置，包括流場發生器、檢測裝置和放大電路。所述流場發生器其作用為利用重力為任一顆粒群制造穩定的流場。所述檢測裝置包括光源和光電接收元件，所述光源和光電接收元件固定在滑塊上，所述滑塊安裝在導軌架頂部開的燕尾槽中，所述導軌架套在兩根導軌上。所述導軌固定在底座支架上。所述放大電路連接有數據采集卡。本發明還公開了一種基于光脈動的顆粒粒徑檢測方法。本發明可完成對顆粒粒徑的數據采集與監測，并可在線、實時進行，保證了數據的及時性和準確行，以便及時調整生產狀況，提高工業生產的穩定性、安全性和經濟性。

技術領域

本發明涉及監測技術領域，特別是涉及一種基于光脈動的顆粒粒徑檢測裝置及方法。

背景技術

顆粒是指在一定尺寸范圍內具有特定形狀的幾何體，可以是固體、液體也可以是氣體，如煤粉，汽輪機中的液滴，大氣中的粉塵，河流中的泥沙等。兩相體系中顆粒粒徑對現代工業生產如能源、環境、材料、生物、化工等領域有及其重要的意義。生產過程中具有合適粒徑的顆粒不僅可以提高生產效率，保證產品質量還可以節約能源，減少污染排放。但由于多相流流動狀態本身的復雜性，現有的技術手段還遠不能滿足多相流研究和工業發展的需要，因此，在當前的多相流測量領域還未能獲得令人十分滿意的結果。

目前國內外應用于粒度測量的儀器和方法主要有以下幾種：

(1)激光粒度儀：建立在激光散射理論上，利用顆粒對光的散射(衍射)現象測量顆粒大小，即光在行進過程中遇到顆粒(障礙物)時，會有一部分偏離原來的傳播方向；顆粒尺寸越小，偏離量越大；顆粒尺寸越大，偏離量越小。

(2)顆粒圖像處理儀：建立在顯微鏡方法與數字圖像處理技術相結合的基礎上，是用顯微鏡放大顆粒，然后通過數字攝像機和計算機數字圖像處理技術分析顆粒大小和形貌的儀器，能給出不同等效原理(如等面積圓、等效短徑等)的粒度分布，能直接觀察顆粒分散狀況、粉體樣品的大致粒度范圍、是否存在低含量的大顆粒或小顆粒情況等等。

(3)庫爾特(電阻法)顆粒計數器:建立在小孔電阻原理上，根據顆粒在通過一個小微孔的瞬間，占據了小微孔中的部分空間而排開了小微孔中的導電液體，使小微孔兩端的電阻發生變化的原理測試粒度分布的。小孔兩端的電阻的大小與顆粒的體積成正比。當不同大小的粒徑顆粒連續通過小微孔時，小微孔的兩端將連續產生不同大小的電阻信號，通過計算機對這些電阻信號進行處理就可以得到粒度分布了。

(4)沉降儀:依據顆粒的沉降速度作等效對比，所測的粒徑為等效沉速徑，即用與被測顆粒具有相同沉降速度的同質球形顆粒的直徑來代表實際顆粒的大小。

(5)篩分法：一種最傳統的粒度測試方法，也是過去最常用的方法。它是使顆粒通過不同尺寸的篩孔來測試粒度的。篩分法分干篩和濕篩兩種形式，可以用單個篩子來控制單一粒徑顆粒的通過率，也可以用多個篩子疊加起來同時測量多個粒徑顆粒的通過率，并計算出百分數。

根據上訴方法雖然可以對顆粒的粒徑進行測量，但其存在以下缺點：

激光粒度儀分辨率低，不宜測量粒度均勻性很好的粉體。

顆粒圖像處理儀操作比較麻煩，結果易受操作人員影響，不宜測量分布范圍寬的樣品。

庫爾特(電阻法)顆粒計數器易堵孔，動態范圍小，約1：20并且對測量介質的潔凈度要求高。

沉降儀操作復雜，易受環境溫度影響，重復性較差。

篩分法不能用于40um以下的樣品,結果受人為因素和篩孔變形影響較大。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種結構簡單，自動化程度高，監測準確，試用范圍廣，安全性高的顆粒粒徑檢測裝置及方法。

為實現上述目的，本發明公開了如下技術方案：