基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法
2023-12-01 17:15:31
專利名稱：基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲測量技術，特別涉及一種基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法。
背景技術：
對分散狀態顆粒的粒度大小和濃度進行測量，在涉及兩相流動的動力、化工、醫藥、環保、水利、材料等領域中具有廣泛應用背景。與現有測量方法如篩分法、顯微鏡法、全息照相法、電感應法、沉降法等比較，超聲法往往具有自動化程度高，能進行快速且準確的測量。同時由於超聲波具有寬的頻帶範圍，強穿透能力，可在有色甚至不透明的物質中傳播並具有測量速度快，超聲波傳感器價格低且耐汙損，特別適合作在線檢測。現有的超聲法顆粒測量手段中，採用穿透式或反射式對超聲信號的測量，均需要超聲波在待測對象中進行傳播。在對高濃度和高衰減物質的測量過程中，超聲波的傳播聲程有限，使得測量信號存在信噪比過小缺點，甚至不能檢測到有效聲信號，測量過程不能得以實現。同時現有多數方法採用了脈衝激勵方式的超聲波，在高濃度和高衰減情況下很難得到有效的信號，而連續波和猝發波激勵下的超聲波換能器能發出具有足夠大的聲強超聲信號用於高濃度樣品顆粒粒度測量。
發明內容
本發明是針對超聲波對高濃度和高衰減物質的測量存在的問題，提出了一種基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，採用連續波或者猝發波激勵換能器，利用穿透式變聲程方法測量聲衰減信號，計算得出顆粒樣品中的聲衰減係數，並根據這些聲衰減譜再計算得出對高濃度和高衰減顆粒的顆粒粒度分布及濃度，測量信號清晰。本發明的技術方案為一種基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，具體包括如下步驟
1)生成換能器激勵電信號多頻率連續波或猝發波生成計算機編輯所需頻率的連續波和猝發波，編輯完成後，將波形指令送入到可編程信號發生器，並控制信號發生器以掃頻方式輸出連續波或者猝發波信號，由功率放大電路對信號進行功率放大，生成激勵電信號;
2)穿透法測量樣品步驟I)生成的換能器激勵電信號作用於發射換能器上，由發射換能器發射的一系列超聲波信號在測量區中穿過被測樣品被對側接收換能器採集到，並經過信號處理電路的信號放大、高速模數轉換電路模數轉換後傳輸給計算機處理；
3)多次測量數據採集通過改變換能器之間的距離來採集多組聲衰減信號，對離散狀態顆粒的樣品進行測量；
4)計算聲衰減係數在數據處理的計算機中由公式計算權利要求
1.一種基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，其特徵在於，具體包括如下步驟 1)生成換能器激勵電信號多頻率連續波或猝發波生成計算機編輯所需頻率的連續波和猝發波，編輯完成後，將波形指令送入到可編程信號發生器，並控制信號發生器以掃頻方式輸出連續波或者猝發波信號，由功率放大電路對信號進行功率放大，生成激勵電信號; 2)穿透法測量樣品步驟I)生成的換能器激勵電信號作用於發射換能器上，由發射換能器發射的一系列超聲波信號在測量區中穿過被測樣品被對側接收換能器採集到，並經過信號處理電路的信號放大、高速模數轉換電路模數轉換後傳輸給計算機處理； 3)多次測量數據採集通過改變換能器之間的距離來採集多組聲衰減信號，對離散狀態顆粒的樣品進行測量； 4)計算聲衰減係數在數據處理的計算機中由公式計算
2.根據權利要求I所述基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，其特徵在於，所述步驟6)數據優化，為了減小因測量量G帶來的誤差影響，引入光滑因子r和光順矩陣開，將目標函數方程組改為
3.根據權利要求I所述基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，其特徵在於，所述發射和接收換能器選用浸入式寬帶超聲換能器，寬帶換能器以法蘭形式和管道連接或插入管道中作在線檢測。
4.根據權利要求I所述基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，其特徵在於，所述計算機可選用單板機、單片機、可編程微處理器和DSP數字處理晶片。
5.根據權利要求I所述基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，其特徵在於，所述所述測量區為管道的 一段，發射和接收兩個換能器固定在管道兩側。
全文摘要
本發明涉及一種基於連續波和猝發波測量離散狀態顆粒粒度分布的方法，計算機編輯連續波和猝發波波形信號輸出，經過信號發生器發出激勵電信號，經功率放大電路放大後激勵換能器發射超聲波，在測量區中穿過被測樣品被對側接收換能器採集到，並經過信號處理電路的信號放大、高速模數轉換電路模數轉換後傳輸給計算機處理，利用穿透式變聲程方法測量聲衰減信號，計算得出顆粒樣品中的聲衰減係數，並根據這些聲衰減譜再計算得出對高濃度和高衰減顆粒的顆粒粒度分布及濃度，測量信號清晰。實現對處於離散狀態顆粒粒度分布的快速測量。
文檔編號G01N15/06GK102735595SQ20121021397
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者田昌, 蘇明旭, 蔡小舒 申請人:上海理工大學