[发明专利]一种颗粒温度δv的测量方法

权利要求书

1.一种颗粒温度δv的测量方法，用于流化床内颗粒温度的测量，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：

步骤一：用激光作为光源，通过凹透镜扩散后照射在所述流化床内的颗粒上，在远场产生动态波动的散斑；

步骤二：用成像装置以单位曝光时间T₀对步骤一中的所述散斑连续成像，得到一系列所述单位曝光时间T₀下的散斑图像；

步骤三：将步骤二中的所述散斑图像输入电脑，所述电脑将所述单位曝光时间T₀下的所述散斑图像转换成所述单位曝光时间T₀下的像素灰度值；

步骤四：将步骤三中得到的所述单位曝光时间T₀下的所述像素灰度值经过计算，得到所述颗粒温度δv随时间变化的情况。

2.根据权利要求1所述的颗粒温度δv的测量方法，其特征在于：

其中，所述成像装置为像素数量为N的线阵相机，N为1024。

所述散斑连续成像的总成像数为K，所述K为偶数。

3.根据权利要求2所述的颗粒温度δv的测量方法，其特征在于：

其中，将所述单位曝光时间T₀下的所述像素灰度值存入矩阵x：

x=x11x12···x1Nx21x22···x2N···xK1xK2···xKN]]>

其中，每一个x_ji表示每一个所述散斑图像所对应的所述像素灰度值，i∈[1,N],j∈[1,K]，N为所述像素数量，K为所述总成像数，

取所述矩阵x中的奇数行，组成新的矩阵y：

y=y11y12···y1Ny21y22···y2N···yP1yP2···yPN]]>

其中，P=K/2，

根据公式V1(T0)=[<Il2>T0<Il>T02]-1,]]>其中<Il2>T0=Σi=1Nyli2N,]]><Il>T02=(Σi=1NyliN)2,]]>i∈[1,N]，l∈[1,P]，V_l(T₀)为所述散斑图像在所述曝光时间为T₀时的衬比度值，

根据公式其中,χ_iT为曝光时间为T时第i个像素的灰度值，I_i为第i个像素上的光强，结合所述矩阵y，

得出所述曝光时间为T₀时所述矩阵y中第l行所述散斑图像的光强平方的平均值为：

<Il2>T0=Σi=1Nyli2N=Σi=1N1N[∫0T0∫0T0Ili(t′)Ili(t′′)dt′dt′′/T02],]]>

根据Siegert公式：<(I_i(t′)I_i(t″))>＝<I>²{1+β[g₁(t′-t″)]²}，其中，β为系统相干系数，g₁(t)＝exp(-4πδv/λ)为颗粒的散射光场自相关函数，所述颗粒的散射光场自相关函数g₁(t)＝exp(-4πδv/λ)式中，δv即所述颗粒温度，λ为激光波长，则所述曝光时间为T₀时第l行像素的光强平方的平均值为：

<Il2>T0=<Il>T02∫0T0∫0T0{1+β[g1(t′-t′′)]2}dt′dt′′/T02,]]>

根据所述公式得出所述矩阵y中所述散斑图像在所述曝光时间为T₀时的所述衬比度值V_l(T₀)为：

Vl(T0)=β∫0T0∫0T0[g1(t′-t′′)]2dt′dt′′/T02=β∫0T02(1-t/T0)[g1(t)]2dt/T0,]]>

则所述矩阵y中的所述像素灰度值的所述衬比度值V_P(T₀)随时间变化的矩阵为：

V_P(T₀)＝[V₁(T₀),V₂(T₀),...,V_P(T₀)]；

其中，将所述矩阵x中每两行数据相加，得到两倍曝光时间2T₀下的所述像素灰度值，组成新的矩阵z：

z=z11z12···z1Nz21z22···z2N···zQ1zQ2···zQN]]>

其中，z_ji表示所述两倍曝光时间2T₀下的像素灰度值，i∈[1,N],j∈[1,Q]，Q=K/2，N为所述像素数量，

经过计算，所述散斑图像在所述曝光时间为2T₀时的所述衬比度值V_q(2T₀)为：

Vq(2T0)=β∫02T02(1-t/2T0)[g1(t)]2dt/2T0]]>

则所述矩阵z中的所述像素灰度值的所述衬比度值V_Q(2T₀)随时间变化的矩阵为：

所述曝光时间为T₀时的所述衬比度值V_l(T₀)与所述曝光时间为2T₀时的所述衬比度值V_q(2T₀)之比随时间t变化的函数C(t)为：

C(t)=Vq(2T0)Vl(T0)=∫02T0(1-t/2T0)[g1(t)]2dt/2∫0T0(1-t/T0)[g1(t)]2dt,t=2T0,4T0,...,KT0]]>

根据公式g₁(t)＝exp(-4πδv/λ)，λ为所述激光波长，设Φ＝8πT₀/λ，则所述C(t)可简化为：

C(t)=exp[-4(4πδv/λ)T0]+4(4πδv/λ)T0-14exp[-2(4πδv/λ)T0]+8(4πδv/λ)T0-4=exp(-2δvΦ)+2δvΦ-14exp(-δvΦ)+4δvΦ-4]]>

根据矩阵

V_P(T₀)＝[V₁(T₀),V₂(T₀),...,V_P(T₀)]

和矩阵

将所述矩阵V_Q(2T₀)除以所述矩阵V_P(T₀)，得到所述函数C(t)，

则，根据得到的所述颗粒温度δv随时间变化的情况。

4.根据权利要求3所述的颗粒温度δv的测量方法，其特征在于：

其中，将得到的所述颗粒温度δv随时间变化的情况通过低通滤波器滤除高频噪声，得到消除所述噪声后的所述颗粒温度δv随时间变化的情况。