[发明专利]用于定位颗粒的探测方法和用于执行这种方法的设备

说明书

本发明涉及一种用于定位至少一个在流中移动的颗粒的探测方法，所述探测方法具有：通过发送器发出发送信号，通过接收器接收被反射的、与发送信号相比经过频率和相位调制的接收信号，并且紧接着将接收信号与至少一个表示共轭的、被估计的通道脉冲响应的核卷积成被重建的颗粒位置函数，以及根据所述被重建的颗粒位置函数确定颗粒的位置，以便改进用于颗粒测量的系统的空间分辨能力。

技术领域

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的用于定位至少一个在流（Stroemung）中移动的颗粒的探测方法。此外，本发明还涉及一种按照专利权利要求10的前序部分所述的探测设备。

背景技术

在各种各样的情况下，对流中的颗粒的探测和定位以及对流中的浓度提高的颗粒聚集的探测和定位起重要的作用。示例性的问题情境在对燃烧过程的监视和控制中被找到。这里，对于最优的燃烧过程，所输送的材料的在时间上均匀的质量浓度在空气流中是必要的。然而，力学的和流动动态的效应定期地导致非均匀性、即所谓的颗粒股（Partikelstraehne）的形成，而且因此导致质量流的不均匀的分布。为了可能引入对策，这样的非均匀性必须被识别，而且理想地，所述非均匀性的位置必须被确定。

为了在不直接将测量仪器引进到空气流中的情况下测量体积流或质量流，基于超声传感器和微波传感器的系统是常见的。在此，关于体积分布和质量分布的信息从被吸收的信号功率与被反射的信号功率之比或者（在多个相干的（kohaernet）传感器的情况下）从被吸收的信号功率与被发射的功率之比获得，以及从渡越时间测量（Laufzeitmessung）获得。在此，尤其是微波系统通常以功率测量为依据。在这种情况下，在例如通过股形成引起的不均匀的材料浓度出现时，测量误差增加地出现。

发明内容

本发明的任务是改进用于颗粒测量的系统、尤其是微波系统的空间分辨能力。

按照本发明，该任务通过一种按照独立专利权利要求所述的方法和设备来解决。有利的实施形式由从属专利权利要求、说明书和附图得到。

按照本发明的用于定位至少一个在流中移动的颗粒的探测方法包括如下步骤：通过发送器发出发送信号并且通过接收器接收被反射的、与发送信号相比经过频率和相位调制的接收信号。这里，为了改进空间分辨能力而规定：紧接着执行将接收信号与至少一个表示共轭的、被估计的通道脉冲响应的核（Kernel）或者（积分）核卷积（Falten）成被重建的颗粒位置函数，而且根据所述被重建的颗粒位置函数确定颗粒的位置。相反地，因此核或者积分核与理想的颗粒位置函数的卷积描述了接收信号。在下文，术语“核、芯和积分核”同义地被使用。尤其是，发送和接收信号可以是微波信号。所描述的方法的重要的优点是所使用的确定性的（deterministisch）信号模型，所述信号模型使得对不同情况的高的可适配性（Anpassbarkeit）成为可能。也可以有针对性地“照明”流中的各个位置、即有针对性地将要与某个位置相匹配的核用于卷积。因此，亦即可以有针对性地而且精确地分析确定的空间区域并且相对应地探测被定位在那里的颗粒。另一优点是：所述处理直接归属于位置坐标的具体的映射（Abbild），使得人工的、视觉上的解释也是可能的。如果多个传感器被用于多维的定位或者简单地被用于提高探测可靠性或者探测精确度，那么传感器的相位或者频率精确的相干性和借此传感器彼此间的校准（Justieren）不是必要的，因为该方法仅仅分析利用了各一个单个传感器的数据。因此，将该方法扩展了额外的传感器或扩展了额外的传感器的数据是简单地可执行的。此外，该方法不以特定的发送信号形式或者传感器架构为前提。单频率的单通道传感器足够，所述单通道传感器是利用微小的电路花费并且借此成本有利地可实现的。而在更复杂的架构、例如具有调频连续波（frequency-modulatedcontinuous-wave（FMCW））信号形式的传感器的情况下同样可以应用该方法。接着，由于信号处理的额外的可能性要期望相对应更高的工作能力、也就是说更低的误差和错误探测率和更高的定位精确度。此外还有利的是：所必需的卷积运算可以紧凑地在频域中被示出并且有效地以对数复杂度被执行。