[发明专利]非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量装置及测量方法，具体涉及一种非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的测量装置及方法。

背景技术

液膜形成的现象广泛地存在于各种工业过程中，例如在水平管降膜蒸发器中水滴撞击换热管表面液膜的形成，以及选择性催化还原系统(SCR)中汽车尾气排放管上的尿素水溶液液膜的形成等。

但是在实际工业过程中，液膜形成的现象都是发生在非透射表面上，然而传统的测量方法只能对透射表面上的液膜进行测量，导致非透射表面的液膜的参数无法测量。

另外，传统的测量方法只能实现对液膜的单个参数的测量，无法同时测量液膜的多个参数。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的测量装置及方法。

本发明提供了一种非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的同步测量装置，具有这样的特征，包括：四个激光光源，用于产生四束波长不同的激光；波分复用器，对四束激光进行耦合形成一束发散光；准直器，将发散光形成平行光并进行聚焦；非透射固体表面，用于承载尿素水溶液液膜；凸透镜，对液膜表面的光以及非透射固体表面的光进行聚焦；积分球，具有入口以及出口，入口用于收集凸透镜聚焦的光；出口用于将积分球内多次反射的光输出；多模光纤，对积分球输出的光进行进行传输；非球面镜，用于增大多模光纤传输的光的直径；光栅，将经过非球面镜的光进行分束，分成四束波长不同的光；光谱采集构件，用于接收四束光的强度，以及计算机，与光谱采集构件连接，对四束光进行分析，得到尿素水溶液液膜的多个参数。

在本发明提供的非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的同步测量装置中，还可以具有这样的特征，还包括：透镜组，其中，该透镜组位于积分球以及光膜多纤之间，用于对积分球输出的光进行聚焦。

在本发明提供的非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的同步测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，四个激光光源均为半导体激光器。

在本发明提供的非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的同步测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，光谱采集构件为四个光电探测器。

在本发明提供的非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的同步测量装置中，还可以具有这样的特征：其中，多个参数为尿素水溶液液膜的厚度、温度、浓度以及其他因素造成的光强衰减。

本发明还提供了上述非透射固体表面尿素水溶液液膜多参数的同步测量装置的测量方法，包括：采用四个激光光源产生四束波长为V₁、V₂、V₃、V₄的激光；采用波分复用器对四束激光进行耦合形成一束发散光；采用准直器将发散光形成平行光并进行聚焦；采用非透射固体表面承载尿素水溶液液膜，记录非透射固体表面的反射光强I_ti(i＝1,2,3,4)；采用凸透镜对液膜表面的光以及非透射固体表面的光进行聚焦；采用具有入口以及出口的积分球，入口用于收集凸透镜聚焦的光；出口用于将积分球内多次反射的光输出；采用多模光纤对积分球输出的光进行进行传输；采用非球面镜增大多模光纤传输的光的直径；采用光栅将经过非球面镜的光进行分束，分成四束波长为V₁、V₂、V₃、V₄的光；采用光谱采集构件接收四束波长为V₁、V₂、V₃、V₄的光的强度，并记录光的背景光光强I_oi(i＝1,2,3,4)，以及采用与光谱采集构件连接计算机，对四束光的反射光强I_ti(i＝1,2,3,4)以及背景光光强I_oi(i＝1,2,3,4)进行分析，通过联立以下公式：

K_i＝f(T),i＝(1,2)

K_i＝f(c),i＝3

得到尿素水溶液液膜的多个参数，多个参数为尿素水溶液液膜的厚度、温度、浓度以及其他因素造成的光强衰减，其中，上述公式中I_ti为反射光强、I_oi为背景光光强、T为温度、d为厚度、c为浓度、u为其他因素造成的光强衰减。

发明的作用与效果