[發明專利]用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置和方法有效
| 申請號： | 201810551426.4 | 申請日： | 2018-05-31 |
| 公開（公告）號： | CN108872102B | 公開（公告）日： | 2020-10-09 |
| 發明（設計）人： | 閆偉杰;婁春;周懷春 | 申請（專利權）人： | 中國礦業大學 |
| 主分類號： | G01N21/31 | 分類號： | G01N21/31;G01N21/17;G01K13/00 |
| 代理公司： | 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 樓高潮 |
| 地址： | 221116 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 用于 測量 鍋爐 二維 na 濃度 溫度場 裝置 方法 | ||
1.一種基于用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的方法，其特征在于，所述裝置包括：鏡桿，所述鏡桿的第一端開設有冷卻風出口，所述鏡桿的第二端開設有冷卻風入口；沿所述鏡桿的第一端至第二端順序設置的耐高溫透鏡、三個光學成像鏡片和窄波段三通道濾光片；相機保護殼，所述相機保護殼與所述鏡桿的第二端相接；彩色CCD相機，所述彩色CCD相機設置在所述相機保護殼之內，所述彩色CCD相機具有用于對所述彩色CCD相機進行供電的電源接口和用于進行數據和控制信號傳輸的網絡接口，其中，當所述鏡桿的第一端伸入所述鍋爐內時，所述鍋爐內火焰的輻射光依次經過所述耐高溫透鏡、所述三個光學成像鏡片和所述窄波段三通道濾光片進入所述彩色CCD相機的傳感器上，以生成三種不同波長的單色火焰圖像，所述方法包括以下步驟：
基于所述裝置的標定實驗確立二維氣相Na濃度、溫度場和氣相Na輻射強度之間的函數關系；
將標定后的所述裝置安裝在所述鍋爐上以采集所述鍋爐內火焰的輻射圖像；
通過所述網絡接口將所述輻射圖像傳輸至工控機；
所述工控機根據所述函數關系計算得到所述鍋爐內的二維氣相Na濃度場和溫度場，
其中，基于所述裝置的標定實驗確立二維氣相Na濃度、溫度場和氣相Na輻射強度之間的函數關系，具體包括：
a.分別配制多種不同濃度的NaCl溶液；
b.在盛有NaCl溶液的容器中置入超聲波霧化器，并開啟所述超聲波霧化器，以產生含有已知NaCl濃度的水霧；
c.所述超聲波霧化器連續工作預設時間，根據所述超聲波霧化器的平均霧化速率計算進入黑體爐中的氣相Na濃度；
d.設置所述黑體爐的多個溫度點；
e.在每個溫度點下，分別向所述黑體爐中通入所述多種不同濃度的NaCl溶液所產生的水霧，并利用所述裝置采集相應溫度下的黑體爐靶面圖像；
f.分別提取所述裝置輸出的R通道圖像強度數據、G通道圖像強度數據和B通道圖像強度數據；
g.利用普朗克定律，分別將所述R通道圖像強度數據、G通道圖像強度數據和B通道圖像強度數據轉化為絕對輻射強度值：
其中，c1和c2分別為第一、第二輻射常數；
h.利用多項式擬合，建立絕對輻射強度值與圖像強度值之間的關系：
i.將計算得到的氣相Na輻射強度值和黑體爐中氣相Na濃度值Ij代入下式：
其中，L為黑體爐加熱腔的幾何長度，f1(T)和f2(T)均為溫度T的四階多項式函數：
f1(T)＝a0+a1·T+a2·T2+a3·T3+a4·T4
f2(T)＝b0+b1·T+b2·T2+b3·T3+b4·T4，
其中，式中未知參數利用粒子群算法對進行求解得到，二維氣相Na濃度、溫度場和氣相Na輻射強度之間的函數關系為：
其中，T利用雙色法進行求解：
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