專利名稱：對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲測(cè)量技術(shù)，特別是涉及一種利用超聲多次反射信號(hào)測(cè)量處于離散 狀態(tài)顆粒的粒度分布及其濃度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
對(duì)分散狀態(tài)顆粒的粒度大小和濃度進(jìn)行測(cè)量，在涉及兩相流動(dòng)的動(dòng)力、化工、 醫(yī)藥、環(huán)保、水利、材料等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用背景。與現(xiàn)有測(cè)量方法如篩分法、 顯微鏡法、全息照相法、電感應(yīng)法、沉降法等比較，超聲法往往具有自動(dòng)化程度高， 能進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的測(cè)量。同時(shí)由于超聲波具有寬的頻帶范圍，強(qiáng)穿透能力，可在 有色甚至不透明的物質(zhì)中傳播并具有測(cè)量速度快，超聲波傳感器價(jià)格低且耐污損， 特別適合作在線檢測(cè)。
現(xiàn)有的超聲法顆粒測(cè)量手段中，采用穿透式或反射式對(duì)超聲信號(hào)的測(cè)量，均需 要超聲波在待測(cè)對(duì)象中進(jìn)行傳播。在對(duì)高濃度和高衰減物質(zhì)的測(cè)量過(guò)程中，超聲波 的傳播聲程有限，使得測(cè)量信號(hào)存在信噪比過(guò)小缺點(diǎn)，甚至不能檢測(cè)到有效聲信號(hào)， 測(cè)量過(guò)程不能得以實(shí)現(xiàn)。
同時(shí)現(xiàn)有多數(shù)方法采用了單一頻率的超聲波，沒(méi)有注意到顆粒粒度和超聲譜的
關(guān)系，而超聲譜(阻抗譜，衰減譜，速度譜)和顆粒粒度關(guān)系是非常密切的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能實(shí) 現(xiàn)完全的非接觸測(cè)量，能對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量方法及其裝置。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的一種對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的 裝置，包括進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)，連接計(jì)算機(jī)的信號(hào)處理電路，連接信號(hào)處理電
路的脈沖波發(fā)射/接收電路，連接脈沖波發(fā)射/接收電路的寬帶換能器，換能器設(shè)于 測(cè)試板外側(cè)；所述裝置由計(jì)算機(jī)控制，發(fā)射電路發(fā)出脈沖電信號(hào)，經(jīng)觸發(fā)換能器發(fā) 出聲波，超聲波在測(cè)試板壁面多次反射后再由換能器接收，并經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路的 信號(hào)放大、高速模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換傳輸給計(jì)算機(jī)處理；數(shù)據(jù)處理由公式 M。
、"
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算得反射系數(shù)、復(fù)聲特性阻抗譜和復(fù)波數(shù)，
按照復(fù)波數(shù)的理論預(yù)測(cè)計(jì)算公式
'(1 —" -(l —州
=必x -
將其按照實(shí)部(與聲速有關(guān))或者虛部(與衰減有關(guān))分離，并根據(jù)譜和粒度之
間關(guān)系分析，將測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)想粒度的理論譜的誤差設(shè)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)W
/入
式AT = /C-/a;計(jì)算得理論超聲衰減譜，并和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算超聲衰減譜構(gòu)造目標(biāo) 函數(shù)
("畫s (, ) — "tfiewy (乂 ) )2
,=1
采用優(yōu)化方法，求解分布函數(shù)參數(shù)并計(jì)算得顆粒粒度分布；計(jì)算機(jī)設(shè)有用于顯 示測(cè)量結(jié)果的曲線和數(shù)據(jù)的屏幕。
進(jìn)一步的，所述寬帶換能器采用窄脈沖信號(hào)激勵(lì)；脈沖信號(hào)越窄，包含的頻譜 信息就越豐富。
進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理電路設(shè)有高速A/D轉(zhuǎn)換單元和信號(hào)放大單元。 進(jìn)一步的，所述寬帶換能器為自發(fā)自收寬帶換能器。 進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)設(shè)有用于保存測(cè)量結(jié)果的硬盤；供以后分析使用。 進(jìn)一步的，所述測(cè)試板為管道的側(cè)壁。
進(jìn)一步的，所述測(cè)量板特征阻抗與樣品的特征阻抗之比大于IO，所述測(cè)量板特 征阻抗和樣品必須選擇具有很大差異的物質(zhì)(如不銹鋼和水Z，/ZA 30)。
進(jìn)一步的，所述測(cè)試板為探頭凹槽一側(cè)的反射板，反射板外側(cè)設(shè)寬帶換能器(壓 電片)，并由電纜線連接脈沖波發(fā)射/接收電路；寬帶探頭以法蘭形式和管道連接或 插入管道中作在線檢測(cè)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的一種對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的 方法，包括以下步驟
1) 多次反射法測(cè)量樣品和標(biāo)定物質(zhì)由寬帶收/發(fā)換能器發(fā)射的單個(gè)窄脈沖信 號(hào)在測(cè)量板壁面多次反射后所述收/發(fā)換能器采集多次超聲反射信號(hào)，對(duì)離散狀態(tài)顆 粒的樣品和標(biāo)定物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量；
2) 計(jì)算反射系數(shù)和聲特性阻抗在數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)中由公式
<formula>formula see original document page 7</formula>
'，利用樣品和標(biāo)定物質(zhì)的對(duì)比，計(jì)
1-
算得出顆粒樣品中的反射系數(shù)和復(fù)聲特性阻抗(與超聲頻率有關(guān)，可換算聲速和聲衰 減)；
3)計(jì)算顆粒粒度分布、濃度在數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)中由公式
<formula>formula see original document page 7</formula>
和^-w/c-ya;即根據(jù)聲特性阻抗譜、復(fù)波數(shù)的計(jì)算得出對(duì)高濃度顆粒兩相流
的顆粒粒度分布及濃度；假設(shè)顆粒粒度分布符合用Rosin-Ramma函數(shù)、正態(tài)分布、
對(duì)數(shù)正態(tài)分布等，構(gòu)造如下的誤差目標(biāo)函數(shù)
<formula>formula see original document page 7</formula>
采用優(yōu)化方法，求解得到分布函數(shù)參數(shù)并計(jì)算得顆粒粒度分布;
4)結(jié)果的顯示計(jì)算結(jié)果以曲線和數(shù)據(jù)的形式直接顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。
進(jìn)一步的，步驟3)中，所述優(yōu)化方法包括DFP優(yōu)化方法、最優(yōu)正則化方法、
最速下降法和模擬退火法。
進(jìn)一步的，步驟4)中，所述計(jì)算結(jié)果同時(shí)保存在硬盤上供以后分析使用。
利用本發(fā)明提供的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的方法及其裝置，由于采用間
接測(cè)量的方法，通過(guò)對(duì)多次超聲反射信號(hào)的反射回波幅度和相位的測(cè)量，利用樣品
和標(biāo)定物質(zhì)的對(duì)比，計(jì)算得出顆粒樣品中復(fù)聲特性阻抗(與聲速和聲衰減有關(guān))，并根
據(jù)這些聲特性阻抗譜再計(jì)算得出對(duì)高濃度和高衰減顆粒兩相流的顆粒粒度分布及濃
度。本發(fā)明提供的方法整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中聲波不在樣品中傳播，無(wú)須穿透被測(cè)介質(zhì)，
不僅實(shí)現(xiàn)了完全的非接觸測(cè)量，而且非常適合對(duì)于高濃度、高衰減樣品的檢測(cè)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中多次反射信號(hào)的曲線示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例中多次反射信號(hào)的譜和粒度之間關(guān)系的曲線示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于 限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)、方法及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
本發(fā)明實(shí)施例的理論模型和反演技術(shù)計(jì)算如圖1所示，換能器4發(fā)射超聲波 在板5內(nèi)多次反射，對(duì)其分別在待測(cè)樣品(指由顆粒和液體連續(xù)介質(zhì)構(gòu)成的混合物) 和標(biāo)定物質(zhì)中進(jìn)行測(cè)試，其反射系數(shù)有如下關(guān)系<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，《和A分別為對(duì)樣品和標(biāo)定物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試時(shí)的反射系數(shù)，w為反射次數(shù)
(反射次數(shù)增加可以削弱測(cè)量信號(hào)誤差影響，但具體次數(shù)視裝置和信號(hào)而定)；M和 e分別為反射回波的幅度和相位，借助標(biāo)定物質(zhì)(如蒸餾水)換算出待測(cè)樣品中的反射 系數(shù)A。
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中^表示壁面的聲學(xué)阻抗，z,表示復(fù)數(shù)形式的含顆粒樣品的聲學(xué)特性阻抗，
有
<formula>formula see original document page 9</formula>
這里w為聲波角頻率，A為樣品密度，高濃度顆粒兩相體系中復(fù)波數(shù)k按照聲 波動(dòng)理論
式中-為顆粒濃度，p和p'分別為連續(xù)介質(zhì)和顆粒密度，《為絕熱壓縮系數(shù)， S與濃度，粒度和物性有關(guān)。
同樣復(fù)波數(shù)與聲衰減系數(shù)和聲速，k二w/c"'a， c為聲速，/為虛數(shù)單位,a為 聲衰減系數(shù)；將公式k = /c-y^中復(fù)波數(shù)按實(shí)部(與聲速c有關(guān))或虛部(與衰減 a有關(guān))分離，根據(jù)超聲衰減譜和粒度之間關(guān)系，可將測(cè)量數(shù)據(jù)和事先設(shè)想顆粒系的 理論衰減譜誤差設(shè)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；可對(duì)設(shè)定的不同頻率計(jì)算超聲衰減系數(shù) "^。"/)，同樣前述測(cè)量裝fi中采用寬帶換能器發(fā)射接收超聲信號(hào)，測(cè)^超聲反射
系數(shù)和復(fù)阻抗Z,，由公式4= ^/^，換算得復(fù)波數(shù)和超聲衰減系數(shù)" _0;)(注
意該超聲衰減系數(shù)實(shí)際由測(cè)量值經(jīng)換算得，故又可稱實(shí)驗(yàn)測(cè)得超聲衰減系數(shù))，據(jù)此， 由理論和實(shí)驗(yàn)超聲衰減譜構(gòu)造如下的誤差目標(biāo)函數(shù)
<formula>formula see original document page 9</formula>
當(dāng)該誤差越小，表明理論衰減值和實(shí)驗(yàn)值吻合得越好。這樣，可以按照最優(yōu)化 理論進(jìn)行優(yōu)化。為計(jì)算顆粒粒度分布，需要將顆粒粒度分布采用某一或一組函數(shù)形 式進(jìn)行描述，可采用Rosin-Ramma函數(shù)，正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布等；上述3種函 數(shù)分布均包含一個(gè)名義尺寸參數(shù)和分布寬度參數(shù)，它們?cè)趦?yōu)化時(shí)稱待定參數(shù)，如得 以確定，即可完全獲得顆粒粒度分布。在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，事先人為設(shè)定初始參數(shù)，計(jì) 算出理論超聲衰減和初始目標(biāo)函數(shù)，按照最優(yōu)化的理論中的 Davidon-Fletcher-Powell (DFP)方法，在初始參數(shù)附近唯一地確定局部最優(yōu)解，為 獲得全局最優(yōu)解，重新設(shè)定初始值并最終選擇目標(biāo)函數(shù)最小的解為最終求解結(jié)果。 同時(shí)，為避免出現(xiàn)非物理解情況(如待定參數(shù)為負(fù))，可以采用罰函數(shù)手段。在獲得 求解參數(shù)后，帶入顆粒粒度分布參數(shù)函數(shù)計(jì)算顆粒粒度分布(頻率分布和累計(jì)分布)； 本發(fā)明除了采用DFP (Davidon-Fletcher-Powell)方法之外，還可用最優(yōu)正則化方 法、最速下降法(Ste印est Descent method)和模擬退火法(Simulated Annealing method)等優(yōu)化方法。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的裝置， 包括進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)1，連接計(jì)算機(jī)1的設(shè)有高速A/D轉(zhuǎn)換單元和信號(hào)放大 單元的信號(hào)處理電路2，連接信號(hào)處理電路2的脈沖波發(fā)射/接收電路3，連接脈沖 波發(fā)射/接收電路的自發(fā)自收寬帶換能器4，為很好的觸發(fā)寬帶換能器，采用了窄脈 沖信號(hào)激勵(lì)，脈沖信號(hào)越窄，包含的頻譜信息就越豐富；寬帶換能器4設(shè)于管道壁 5的外側(cè)；裝置由計(jì)算機(jī)l控制，發(fā)射電路3發(fā)出脈沖電信號(hào)，經(jīng)觸發(fā)換能器4發(fā) 出聲波，聲波在壁面5多次反射后再由換能器4接收，6為待測(cè)顆粒樣品(和許多 現(xiàn)有測(cè)量手段不同，本發(fā)明研究超聲波僅在測(cè)量板內(nèi)傳播，不通過(guò)待測(cè)顆粒對(duì)象，
因此信號(hào)受高濃度高衰減顆粒削弱影響極小，為確保多次反射，測(cè)量板特征阻抗應(yīng) 選用和樣品具有很大差異的物質(zhì)，如不銹鋼和水Z^/Z《a30，使測(cè)量板特征阻抗與
樣品的特征阻抗之比能大于10;)，并經(jīng)過(guò)信號(hào)放大單元、高速A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸給
計(jì)算機(jī)1處理，由公式:
<formula>formula see original document page 11</formula>換算得反射系數(shù)和復(fù)聲特性阻抗譜(隨頻率不同而改變頻域信號(hào))，按照復(fù)波數(shù) 的計(jì)算公式
!,[,一'(H,) + ;^(1-州
將復(fù)波數(shù)按實(shí)部(與聲速c有關(guān))或虛部(與衰減a有關(guān))分離，并根據(jù)譜和粒度 之間關(guān)系分析，將測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)想粒度的理論譜的誤差設(shè)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng) 公式K = /c-/a;計(jì)算得理論超聲衰減譜，并和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算超聲衰減譜構(gòu)造目
牛示函數(shù)<formula>formula see original document page 11</formula>采用DFP優(yōu)化方法，求解分布函數(shù)參數(shù)并計(jì)算得顆粒粒度分布；計(jì)算機(jī)設(shè)有用 于顯示測(cè)量結(jié)果的曲線和數(shù)據(jù)的屏幕。本發(fā)明除了采用DFP (Davidon-Fletcher-Powell)方法之外，還可用最優(yōu)正則化方法、最速下降法 (Steepest Descent method)禾口模擬退火法(Simulated Annealing method)等優(yōu) 化方法；
在本發(fā)明實(shí)施例中，也可以對(duì)多次信號(hào)的幅度(即Ms)的對(duì)數(shù)作線性擬合(如圖 3)，并按Rs/Rc:exp(斜率s-斜率e)，計(jì)算反射系數(shù)，消除了由于換能器發(fā)射功率變
化引起的測(cè)量誤差。由^=4
進(jìn)一步計(jì)算聲特性阻抗&。按公式^=/9,，
如果平均密度己知，則由c-Z"A可獲得聲速；如果聲速可測(cè)，則由A二Z"c換算 平均密度。
如圖4所示，本發(fā)明另一實(shí)施例采用寬帶探頭，將測(cè)量部件做成探頭形式，在
探頭凹槽的一側(cè)設(shè)反射板7，反射板外側(cè)設(shè)寬帶換能器8，并由電纜線9連接脈沖波
發(fā)射/接收電路；寬帶探頭以法蘭形式和管道連接或插入管道中作在線檢測(cè)，對(duì)時(shí)域 信號(hào)作快速傅立葉變換得超聲幅值相位譜，以中心頻率10MHz寬帶換能器為例，其 在-6dB內(nèi)衰減包含頻率范圍約5 15MHz，為反演提供了豐富的頻譜信息，此時(shí)由于 僅僅使用了單個(gè)換能器，使得裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的方法，包括以下步驟
1) 多次反射法測(cè)量樣品和標(biāo)定物質(zhì)由收/發(fā)換能器發(fā)射的單個(gè)窄脈沖信號(hào)多
次反射后所述收/發(fā)換能器采集多次超聲反射信號(hào)，對(duì)離散狀態(tài)顆粒的樣品和標(biāo)定物
質(zhì)進(jìn)行測(cè)量；
2) 計(jì)算反射系數(shù)和聲特性阻抗在數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)中由公式
<formula>formula see original document page 12</formula>
，利用樣品和標(biāo)定物質(zhì)的對(duì)比，計(jì)
1-1
算出顆粒樣品中的反射系數(shù)和復(fù)聲特性阻抗(與超聲頻率有關(guān)，可換算聲速和聲衰 減)；
3)計(jì)算顆粒粒度分布、濃度在數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)中由公式 一 =必、.x /9[p'(1-"^) +拜-州
禾口K-W/C-即根據(jù)聲特性阻抗譜、復(fù)波數(shù)計(jì)算得出對(duì)高濃度顆粒兩相流的 顆粒粒度分布及濃度；將測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)想粒度的理論譜的誤差設(shè)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu) 化，經(jīng)公式K = 計(jì)算得理論超聲衰減譜，并和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算得超聲衰減
譜構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)￡ =<formula>formula see original document page 12</formula>
按照DFP方法進(jìn)行優(yōu)化確定待定參數(shù)，可以在初始參數(shù)附近得局部最優(yōu)解，為獲得 全局最優(yōu)求解，應(yīng)重新設(shè)定初始值并最終選擇目標(biāo)函數(shù)最小的結(jié)果極為最終求解結(jié) 果。同時(shí)，為避免出現(xiàn)非物理解情況(如參數(shù)為負(fù)數(shù))，可以采用罰函數(shù)手段。在獲
得待定參數(shù)后，帶入顆粒粒度分布參數(shù)函數(shù)計(jì)算顆粒粒度的頻率分布和累計(jì)分布； 本發(fā)明除了采用DFP (Davidon-Fletcher-Powell)方法之外，還可用最優(yōu)正則化方 法、最速下降法(Steepest Descent method)和模擬退火法(Simulated Annealing method)等優(yōu)化方法；
4)測(cè)量結(jié)果以曲線和數(shù)據(jù)的形式直接顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，同時(shí)保存在硬盤 上供以后分析使用。
本發(fā)明所述計(jì)算機(jī)包括單板機(jī)、單片機(jī)、可編程微處理器和DSP (數(shù)字處理芯 片等。
權(quán)利要求
1、一種對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于，包括進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)，連接計(jì)算機(jī)的信號(hào)處理電路，連接信號(hào)處理電路的脈沖波發(fā)射/接收電路，連接脈沖波發(fā)射/接收電路的寬帶換能器，換能器設(shè)于測(cè)試板外側(cè)；所述裝置由計(jì)算機(jī)控制，發(fā)射電路發(fā)出脈沖電信號(hào)，經(jīng)觸發(fā)換能器發(fā)出聲波，超聲波在測(cè)試板壁面多次反射后再由換能器接收，并經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路的信號(hào)放大、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換傳輸給計(jì)算機(jī)處理；數(shù)據(jù)處理由公式
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述寬帶換能器采用窄脈沖信號(hào)激勵(lì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理電路設(shè)有高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和信號(hào)放大單元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于，所述寬帶換能器為自發(fā)自收寬帶換能器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述計(jì)算機(jī)設(shè)有用于保存測(cè)量結(jié)果的硬盤。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述測(cè)試板為管道的側(cè)壁。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述測(cè)量板特征阻抗與樣品的特征阻抗之比大于15。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述測(cè)試板為探頭凹槽一側(cè)的反射板，反射板外側(cè)設(shè)寬帶換能器(壓電片)，并由電 纜線連接脈沖波發(fā)射/接收電路；寬帶探頭以法蘭形式和管道連接或插入管道中作在 線檢測(cè)。
9、 一種對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下步驟1) 多次反射法測(cè)量樣品和標(biāo)定物質(zhì)由寬帶收/發(fā)換能器發(fā)射的單個(gè)窄脈沖信 號(hào)在測(cè)量板壁面多次反射后所述收/發(fā)換能器采集多次超聲反射信號(hào)，對(duì)離散狀態(tài)顆 粒的樣品和標(biāo)定物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量；2) 計(jì)算反射系數(shù)和聲特性阻抗在數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)中由公式<formula>formula see original document page 3</formula>，利用樣品和標(biāo)定物質(zhì)的對(duì)比，計(jì)算得出顆粒樣品中的反射系數(shù)和復(fù)聲特性阻抗(與超聲頻率有關(guān)，可換算聲速和聲衰 減)；3)計(jì)算顆粒粒度分布、濃度在數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)中由公式 和K-w/c-7";即根據(jù)聲特性阻抗譜、復(fù)波數(shù)的計(jì)算得出對(duì)高濃度顆粒兩相流的顆粒粒度分布及濃度；假設(shè)顆粒粒度分布符合用Rosin-Ramma函數(shù)、正態(tài)分布、 對(duì)數(shù)正態(tài)分布等，構(gòu)造如下的誤差目標(biāo)函數(shù)采用優(yōu)化方法，求解得到分布函數(shù)參數(shù)并計(jì)算得顆粒粒度分布；4)結(jié)果的顯示計(jì)算結(jié)果以曲線和數(shù)據(jù)的形式直接顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量方法，其特征在于， 步驟3)中，所述優(yōu)化方法包括DFP優(yōu)化方法、最優(yōu)正則化方法、最速下降法和模 擬退火法。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量方法，其特征在于， 步驟4中，所述計(jì)算結(jié)果同時(shí)保存在硬盤上供以后分析使用。<formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
本發(fā)明公開一種對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的測(cè)量方法及其裝置，涉及超聲測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的是對(duì)離散狀態(tài)顆粒粒度分布的非接觸測(cè)量的技術(shù)問(wèn)題；該測(cè)量裝置包括利用復(fù)波數(shù)、目標(biāo)函數(shù)、分布函數(shù)等計(jì)算公式優(yōu)化計(jì)算顆粒粒度分布的計(jì)算機(jī)，連接計(jì)算機(jī)的信號(hào)處理電路，連接信號(hào)處理電路的脈沖波發(fā)射/接收電路，連接脈沖波發(fā)射/接收電路的寬帶換能器，換能器設(shè)于測(cè)試板外側(cè)；所述裝置由計(jì)算機(jī)控制，發(fā)射電路發(fā)出脈沖電信號(hào)，經(jīng)觸發(fā)換能器發(fā)出聲波，超聲波在測(cè)試板壁面多次反射后再由換能器接收，并經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路的信號(hào)放大、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換傳輸給計(jì)算機(jī)處理；本發(fā)明具有能實(shí)現(xiàn)完全的非接觸測(cè)量，能在線測(cè)量高濃度和高衰減顆粒兩相流的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N15/00GK101169364SQ20071004652
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者唐榮山, 尚志濤, 蘇明旭, 蔡小舒, 薛明華 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)