[發明專利]一種煤粉在線識別系統及其方法

在審

• 申請號: 202010399105.4
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111504948A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 曾毛毛;邱致剛;姚志鵬;胡澤軍;陳亞男;李艷麗;易志榮;吳瑜筍;王連振
• 申請（專利權）人: 中興儀器（深圳）有限公司
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/47
• 代理公司: 廣東廣和律師事務所 44298
• 代理人: 劉敏

1.一種煤粉在線識別系統，其特征在于，包括:

激光光源，所述激光光源用于沿X軸方向發出綠色激光；

調制模塊，所述調制模塊用于將綠色激光調制成45度線偏振的入射光；

柱面透鏡，所述柱面透鏡用于在Z軸方向上對入射光進行一維壓縮，待測顆粒物在柱面透鏡的焦點處與入射光發生偏振散射；

第一偏振分束器，所述第一偏振分束器用于將散射角度在70度與120度之間的任一角度的散射光分束成45度線偏振和135度線偏振；

光電探測器，所述光電探測器與第一偏振分束器之間連接有光纖，所述45度線偏振和135度線偏振通過光纖被光電探測器捕獲，并在線分別測量出45度線偏振分量峰值P1、135度線偏振分量峰值P2；

當的值小于一預設值時，則顆粒物被識別為煤粉顆粒物，反之則不是煤粉顆粒物。

2.根據權利要求1所述的煤粉在線識別系統，其特征在于，所述預設值為-0.3。

3.根據權利要求1所述的煤粉在線識別系統，其特征在于，還包括：

光陷阱模塊，所述光陷阱模塊用于吸收未發生偏振散射的入射光。

4.根據權利要求1所述的煤粉在線識別系統，其特征在于，所述調制模塊包括第二偏振分束器和波片。

5.根據權利要求4所述的煤粉在線識別系統，其特征在于，所述光電探測器為SiPM陣列探測器，所述綠色激光的波長為532nm。

6.根據權利要求4所述的煤粉在線識別系統，其特征在于，當入射光照射到顆粒物上發生散射作用時，顆粒物的散射光偏振態斯托克斯向量[I_s,Q_s,U_s,V_s]和入射光偏振態斯托克斯向量[I_i,Q_i,U_i,V_i]之間存在如下關系式：

其中，

(2)式中，θ為散射角度，a_n,b_n,π_n(cosθ),τ_n(cosθ)的計算式為：

(3)式中，其中α＝2πa/τ，a代表球形粒子半徑，m代表球形粒子相對周圍介質的折射率，代表締合勒讓德多項式,式中ψ_n(ρ)，ξ_n(ρ)，ψ_n′(ρ)，ξ_n′(ρ)的計算式為：

根據(1)至(4)式分別計算出P1和P2。

7.一種煤粉在線識別方法，所述煤粉在線識別方法通過權利要求1-6任一所述的煤粉在線識別系統實現，其特征在于，包括如下步驟：

將煤粉在線識別系統置于待測位置；

將散射角度設置在70度與120度之間，光電探測器捕獲并分別在線測量并計算出方向散射光的45度線偏振分量峰值P1和135度線偏振分量峰值P2；

當的值小于一預設值時,則測量到的顆粒物為煤粉顆粒物，反之則不是煤粉顆粒物。

8.根據權利要求7所述的煤粉在線識別方法，其特征在于，所述預設值為-0.3。

9.根據權利要求8所述的煤粉在線識別方法，其特征在于，還包括如下步驟：

當時，煤粉在線識別系統發出煤粉泄露的報警聲。

10.根據權利要求7所述的煤粉在線識別方法，其特征在于，當入射光照射到顆粒物上發生散射作用時，顆粒物的散射光偏振態斯托克斯向量[I_s,Q_s,U_s,V_s]和入射光偏振態斯托克斯向量[I_i,Q_i,U_i,V_i]之間存在如下關系式：

其中，

(2)式中，θ為散射角度，a_n,b_n,π_n(cosθ),τ_n(cosθ)的計算式為：

(3)式中，其中α＝2πa/τ，a代表球形粒子半徑，m代表球形粒子相對周圍介質的折射率，代表締合勒讓德多項式,式中ψ_n(ρ)，ξ_n(ρ)，ψ_n′(ρ)，ξ_n′(ρ)的計算式為：

根據(1)至(4)式分別計算出P1和P2。