[發(fā)明專利]一種基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110335205.5
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112798479A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 吳學成;浦世亮;毛慧;吳迎春;高翔;陳玲紅;王凌瓏;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州海康威視數(shù)字技術股份有限公司
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭;胡紅娟

1.一種基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

激光發(fā)生裝置，包括三個不同波長的激光器、合束器和光纖準直器，三個不同波長的激光器發(fā)出的激光經合束器和光纖準直器后入射到輸送帶上形成光斑；

散射光接收裝置，包括透鏡、散射光接收分束器和三條接收通道，三條接收通道均包括窄帶濾波片和光電倍增管，顆粒經過光斑時發(fā)生散射信號，經透鏡聚焦后，依次經散射光接收分束器、窄帶濾波片和光電倍增管轉換為電信號；

處理裝置，接收電信號并進行處理得到顆粒粒度。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖準直器發(fā)出的入射光垂直向下入射至輸送帶平面，所述入射光與由透鏡和散射光接收分束器組成的接收光路呈夾角為15度至75布置。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)生裝置與散射光接收裝置均由籠式系統(tǒng)進行連接固定。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的籠式系統(tǒng)通過支架懸掛于輸送帶上方。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的三個不同波長的激光器包括波長400nm至500nm固體連續(xù)激光器、500nm至600nm固體連續(xù)激光器與600nm至800nm半導體連續(xù)激光器。

6.根據(jù)權利要求5所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的激光器功率為0至5W。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的三條接收通道中的窄帶濾波片中心波長為400nm至500nm、500nm至600nm和600nm至800nm。

8.根據(jù)權利要求1所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的三條接收通道中的光電倍增管峰值波長為400nm至500nm、500nm至600nm和600nm至800nm。

9.根據(jù)權利要求1所述的基于多波長的寬篩分顆粒粒度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述輸送帶上形成光斑的直徑為0.05mm至1mm。

10.一種使用權利要求1-9任一所述的裝置在線測量寬篩分顆粒粒度方法，其特征在于，所述方法為：對采集的多通道散射光信號整體進行傅里葉變換得到和對其進行信號擬合與分解，匹配不同粒度顆粒在頻譜中的組成成分，獲得燃料的寬篩分粒度分布數(shù)據(jù)；輸送帶連續(xù)運轉帶動不同尺寸顆粒連續(xù)經過測量光斑，采集信號并使用計算程序處理可以實時獲得燃料粒度分布；

具體包括以下步驟：

(1)三個不同波長的激光器同時開啟，各激光器發(fā)出的不同波長的激光由光纖傳導進入合束器，合束后的激光由光纖連接至光纖準直器照射至輸送帶上形成光斑；

(2)輸送帶以一定速度傳輸燃料顆粒，顆粒經過光斑處產生散射信號，散射信號經透鏡聚焦后，依次經散射光接收分束器、窄帶濾波片和光電倍增管轉換為電信號并傳輸至計算機；

(3)計算機處理電信號獲得散射光強度隨時間響應曲線和其中和分別為顆粒在波長λ₁、λ₂和λ₃的激光照射下產生的散射光信號強度，t為散射光信號記錄時刻；匹配和中顆粒在不同波長的激光照射下持續(xù)時間△t₁、△t₂和△t₃相同的部分，識別待測顆粒，并根據(jù)已知輸送帶速度與信號持續(xù)時間，初步計算待測顆粒粒度；

(4)提取△t₁、△t₂和△t₃時間內對應信號強度和并進行傅里葉變換，可以得到待測顆粒在頻譜中的組成頻率F₁(△ω₁)、F₂(△ω₂)和F₃(△ω₃)，將其與已知粒度顆粒在各波長激光照射下的標定結果作比較，匹配最接近的標定顆粒粒度，進一步確定待測顆粒粒度。