[发明专利]一种颗粒粒度和浓度测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声测量技术，特别是涉及一种用于两相悬浊液或乳浊液中离散状态颗粒的粒度分布和浓度的测量技术。

背景技术

两相流颗粒测量技术是指对其中分散状颗粒的粒度分布和浓度进行测量，在许多涉及到两相流的动力、化工、医药、环保、材料、水利等领域中具有广泛应用背景。该应用的共同特点是颗粒物质需要在一种在线，非接触，无需稀释(较高浓度)的状态下进行测量。现有的颗粒测量方法例如筛分法、显微镜法、全息照相法、电感应法、沉降法和光散射法等，都很难实现上述条件的测量。

由于超声波具有很宽的频带范围，可以穿透几乎任何物质，可在有色甚至不透明的物质中传播并具有测量速度快，容易实现测量和数据处理自动化等优点，并且超声在颗粒物质中的传播机理与颗粒粒度和浓度密切相关，因此可被用作颗粒物信息载体实现颗粒物质的粒度和浓度测量。

现有的超声颗粒浓度测量方法中，采用简单经验公式或事先用样品标定，没有考虑到处于多分散分布状态的颗粒粒度不同对超声衰减量(或声速)测量带来的影响，事实上颗粒粒度及分布的不同对于超声衰减(或声速)影响非常大，忽略该影响导致所测浓度误差大，不能得到准确的测量结果，更不可能获得颗粒的粒度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，所要解决的技术问题是提供一种能实现完全的非接触测量的，基于超声散射衰减谱分析的，能降低测量误差的，能在线测量高浓度和高衰减的颗粒粒度和浓度测量方法及其装置。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种颗粒粒度浓度测量方法，包括以下步骤：

1)反射法(或穿透)测量样品和标定物质：由(超)高频窄脉冲电信号触发宽带收/发换能器发射单个窄脉冲信号，反射后所述收/发换能器采集超声反射信号，经信号处理电路对采集的超声反射信号进行放大、模数(A/D)转换获得测量数据；

2)计算超声衰减谱，在数据处理的计算机中计算超声波通过颗粒两相体系后的理论预测衰减谱；

αtheory(f)=3φ2k2R3Σn=0∞(2n+1)|An|2]]>

其中φ为颗粒浓度，R为颗粒半径，k为连续介质波数，A_n为n阶声散射系数。

αmeas(f)=1Lln(Mc(f)Ms(f))-αc;]]>