[发明专利]检测良透光性流体参数的光学计量装置及方法

权利要求书

1.一种检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，包括：

管道，用于流过良透光性流体，两侧管道壁中设置有用于穿过光束的光学窗口；

干涉光束生成模块，用于生成干涉光束并输出；

光学发射端，用于对所述干涉光束生成模块输出的干涉光束依次进行分光、聚焦处理，聚焦后的光束通过两侧管道壁中的光学窗口穿过所述管道，并在所述管道的中心线处汇聚形成两个焦点，良透光性流体中的微粒经过各焦点时产生相同的散射；

光学接收端，用于从所述管道射出的光束中分离出未经散射的光束；

信号处理电子模块，用于将所述光学接收端分离出的未经散射的光束与基准光信号相减，得到良透光性流体的频谱，所述基准光信号为所述管道空载时所述光学接收端分离出的光束；

所述信号处理电子模块还用于根据所述频谱与流体成分、流体浓度、流体温度和管内压强之间的关系式，计算流体成分、流体浓度、流体温度、管内压强中的一个或多个。

2.如权利要求1所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，所述关系式为：

其中，表示N_X种流体分别在N_T个不同温度、N_P个不同压强下的成分频谱，N_F为谱内频点数；s_P为压强选择向量，s_T为温度选择向量；ρ为N_X种流体的浓度向量，浓度向量中值为0的浓度表示良透光性流体中不存在相应的流体成分；y为测得的频谱，||·||_l0为0-范数。

3.如权利要求2所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，s_P和s_T为已知参数，所述信号处理电子模块采用贪婪算法求解所述关系式以得到误差最小时的浓度向量，误差最小时的浓度向量为良透光性流体中各流体成分的浓度。

4.如权利要求2所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，s_P、s_T和ρ中任意两个参数为已知参数，或者s_P、s_T和ρ均为未知参数，所述信号处理电子模块采用优化算法计算s_P、s_T和ρ中的未知参数。

5.如权利要求1所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，所述光学接收端还用于从所述管道射出的光束中分离出分别经两个焦点散射的两路散射光束，并传输至信号处理电子模块；

所述信号处理电子模块还用于计算接两路散射光束的脉冲尖峰之间的时间差，并将所述时间差除以两个焦点之间的距离，得到良透光性流体的流速，所述流速为矢量。

6.如权利要求1-5任一项所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，所述光学发射端利用分光模组进行分光处理，所述分光模组包括：

第一半反半透分光镜，用于对所述干涉光束进行半反射半透射，并输出反射光和透射光；

第一全反镜，对所述反射光进行全反射；

第二全反镜和第三全反镜，依次对所述透射光进行全反射，且最终输出的光束与所述第一全反镜输出的光束平行。

7.如权利要求1-5任一项所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，所述光学发射端利用聚焦模组进行聚焦处理，所述聚焦模组包括：两块凸透镜以及位于两块凸透镜之间的凹透镜，两块凸透镜位置固定，凹透镜的位置可沿光轴移动，使得两个焦点相对于管道壁的距离可调节。

8.如权利要求1-5任一项所述的检测良透光性流体参数的光学计量装置，其特征在于，所述光学接收端包括沿光路方向依次邻接设置的两个汇聚模组，汇聚模组为凸透镜或半凸透镜。