專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種濕性顆粒的形狀參數(shù)的在線測(cè)量裝置及應(yīng)用該裝置的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
顆粒的形狀參數(shù)(包括粒徑)是顆粒幾何特性中最為重要的參數(shù)，在海洋微生物探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)藥、化工等眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的測(cè)量顆粒形狀參數(shù)的方法有直接觀察法、沉降法、篩分法等。隨著激光技術(shù)、光電探測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于光散射 原理的顆粒粒度測(cè)量方法得到了極大發(fā)展。用激光散射法測(cè)量顆粒粒度，具有可測(cè)粒徑范圍寬、操作方便、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于海洋微生物探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)藥、化工等眾多領(lǐng)域。目前介于微米和亞微米的光散射式粒度測(cè)量方法主要有動(dòng)態(tài)光散射法和靜態(tài)光散射法。動(dòng)態(tài)光散射法通過(guò)測(cè)量顆粒在某一角度下的散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，由面陣數(shù)字相機(jī)或攝像機(jī)連續(xù)記錄顆粒的動(dòng)態(tài)光散射信號(hào)；或是控制相機(jī)的快門(mén)速度，拍攝顆粒布朗運(yùn)動(dòng)造成的散射光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡線，并送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)理論和Stocks-Einstein公式進(jìn)行處理,得到顆粒的粒度分布。該方法的測(cè)量下限可達(dá)納米級(jí)，上限3 5微米，測(cè)量范圍不夠?qū)?，僅能得到顆粒的流體力學(xué)半徑，不能得到顆粒形狀等參數(shù)。靜態(tài)光散射法通過(guò)測(cè)量顆粒的靜態(tài)散射光強(qiáng)分布，根據(jù)Mie理論進(jìn)行處理，得到顆粒的粒度分布，測(cè)量范圍在亞微米到數(shù)百微米。已有的大角度散射光強(qiáng)分布測(cè)量裝置有兩大類(lèi)型一種是在不同方位放置多個(gè)光電接收器，探測(cè)各個(gè)角度的散射光強(qiáng)，缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用到多個(gè)光電接收器的一致性差，影響測(cè)量精度；另一種是利用一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，通過(guò)使接收系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)或沿導(dǎo)軌滑動(dòng)等方法，逐點(diǎn)探測(cè)各個(gè)散射角上的光強(qiáng)，缺點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程中有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，測(cè)量速度慢，不適于實(shí)時(shí)在線測(cè)量。另外，現(xiàn)有的靜態(tài)光散射反演算法是基于Mie散射理論，它是以經(jīng)典的波動(dòng)光學(xué)理論為基礎(chǔ)，在適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件下，求解邁克斯韋方程組，得到均勻球形顆粒的散射場(chǎng)分布。然而在實(shí)際應(yīng)用中，很多被測(cè)顆粒為非球形。如果用球形顆粒模型近似，測(cè)量誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，可適用于非球形顆粒的測(cè)量，測(cè)量速度快，精度高。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的具體技術(shù)方案如下。一種基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量位于測(cè)量管道流體中的濕性顆粒的形狀參數(shù)，其特征在于，該測(cè)量系統(tǒng)包括激光器，其產(chǎn)生用于對(duì)濕性顆粒進(jìn)行照射的連續(xù)激光；拋物面反射鏡，其具有呈拋物面的反射面，該反射面的焦點(diǎn)位于測(cè)量管道的中心軸線上，所述連續(xù)激光經(jīng)該反射面反射后匯聚于焦點(diǎn)處，位于該焦點(diǎn)處的濕性顆粒產(chǎn)生散射光；ICXD探測(cè)器，所述散射光經(jīng)所述拋物面反射鏡反射后平行入射到其上，該ICXD探測(cè)器獲取該濕性顆粒的散射圖案，經(jīng)處理得到該濕性顆粒的三維體散射函數(shù)，即可獲得所述濕性顆粒的形狀參數(shù)。所述測(cè)量系統(tǒng)還包括具有PIN管的光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路，所述濕性顆粒產(chǎn)生的散射光一部分入射到該P(yáng)IN管上產(chǎn)生電信號(hào)，該光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路根據(jù)電信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字觸發(fā)信號(hào)用于控制所述ICCD探測(cè)器的啟閉。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述PIN管前設(shè)置有斜置聚光透鏡，濕性顆粒產(chǎn)生的散射光一部分通過(guò)其會(huì)聚后入射到所述PIN管上。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述拋物面反射鏡和ICXD探測(cè)器之 間設(shè)置有望遠(yuǎn)鏡物鏡組，所述拋物面反射鏡反射后的平行光經(jīng)該望遠(yuǎn)鏡鏡組進(jìn)行光束束寬壓縮，再入射到IC⑶探測(cè)器上。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述望遠(yuǎn)鏡鏡組的共焦平面上還設(shè)置有空間濾波器，用于濾去雜散光。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述拋物面鏡和望遠(yuǎn)鏡物鏡之間還設(shè)置有第一平面反射鏡，用于將所述拋物面反射鏡反射后的平行光中的一部分導(dǎo)向離開(kāi)ICCD探測(cè)器，使其不被探測(cè)器接收，以避免該IC⑶探測(cè)器飽和。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述測(cè)量系統(tǒng)還包括第二平面反射鏡，所述連續(xù)激光經(jīng)該第二平面反射鏡反射后入射到拋物面反射鏡的反射面上。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述激光器之前設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡和非線性衰減片，激光器產(chǎn)生的連續(xù)激光先經(jīng)該準(zhǔn)直透鏡和非線性衰減片進(jìn)行整形和功率調(diào)節(jié)后再入射到拋物面反射鏡。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述拋物面反射鏡鏡腔中充滿(mǎn)折射率與測(cè)量管道管壁折射率相等的折射率匹配溶液，用于減弱管壁產(chǎn)生的雜散光。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述拋物面反射鏡側(cè)壁上有兩個(gè)通孔與拋物面焦點(diǎn)共線，測(cè)量管道從側(cè)壁通孔中穿過(guò)，被測(cè)流體經(jīng)測(cè)量管道進(jìn)入測(cè)量區(qū)域。本發(fā)明的測(cè)量管道的中心部分位于拋物面反射鏡鏡腔的焦點(diǎn)處，此處為顆粒的測(cè)量區(qū)域。激光器發(fā)出的激光經(jīng)整形和功率調(diào)節(jié)后，被平面鏡和拋物面鏡反射，會(huì)聚于拋物面鏡鏡腔的焦點(diǎn)位置。當(dāng)被測(cè)流體中有顆粒進(jìn)入測(cè)量區(qū)域時(shí)，PIN管探測(cè)到前向小角度散射光，通過(guò)電路觸發(fā)ICCD探測(cè)器。散射光入射到拋物面反射鏡，反射后變?yōu)槠叫泄馐?，束寬壓縮后由ICCD探測(cè)器接收。ICCD接收的三維散射信息傳遞至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到顆粒的三維體散射函數(shù)，并可反演出顆粒的粒徑、形狀參數(shù)。本發(fā)明的拋物面反射鏡內(nèi)腔為開(kāi)口豎直向上的旋轉(zhuǎn)拋物面，材料為反射率很高的金屬材料。側(cè)壁上有兩個(gè)通孔與拋物面焦點(diǎn)共線，測(cè)量管道從側(cè)壁水平穿過(guò)，且中心部分位于拋物面焦點(diǎn)處。本發(fā)明的連續(xù)激光器，可連續(xù)輸出功率穩(wěn)定的單模激光，是測(cè)量系統(tǒng)的入射光源。入射光經(jīng)平面鏡反射后，豎直向下入射到拋物面鏡上，再經(jīng)拋物面鏡反射，沿水平方向入射到拋物面鏡鏡腔的焦點(diǎn)位置。若在入射光路中加入起偏器，可以測(cè)量顆粒的偏振光散射特性。本發(fā)明的斜置聚光透鏡，在有顆粒散射光時(shí)，收集并會(huì)聚某一前向小角度區(qū)域的散射光，被PIN管接收。本發(fā)明的光電探測(cè)器ICXD，作為散射信號(hào)接收裝置，帶有像增強(qiáng)功能，適合探測(cè)弱光信號(hào)，并具有電控快門(mén)，可由光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路觸發(fā)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于光散射的濕性的形狀參數(shù)在線測(cè)量方法，具體步驟如下(I)開(kāi)啟激光器，預(yù)熱激光器至輸出功率穩(wěn)定。使被測(cè)流體從管道中流過(guò)，拋物面反射鏡鏡腔中加入折射率匹配溶液(折射率與管道壁折射率相等)，使管道浸沒(méi)在折射率匹配溶液中。
(2)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)環(huán)境中其它光源，人工觸發(fā)ICCD探測(cè)器，獲取無(wú)被測(cè)顆粒時(shí)的水體散射圖案(即背景圖案)。(3)開(kāi)啟包含PIN管的光電探測(cè)電路，當(dāng)有顆粒進(jìn)入測(cè)量區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)ICCD探測(cè)器，獲取被測(cè)顆粒的散射圖案。(4)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，用背景圖案對(duì)測(cè)得的散射圖案進(jìn)行修正，根據(jù)ICXD像素與拋物面反射鏡面積元的幾何對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到顆粒的三維體散射函數(shù)。(5)采用模板匹配的方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)反演，得到顆粒的粒徑、形狀參數(shù)。本發(fā)明使用一個(gè)ICCD探測(cè)器測(cè)量一次性獲取大角度散射光強(qiáng)分布，避免了使用多個(gè)探測(cè)器時(shí)存在的探測(cè)偏差問(wèn)題，測(cè)量精度高，速度快，操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了在線測(cè)量，并可用于非球形顆粒的粒徑、形狀反演。


圖I是本發(fā)明的體散射函數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的拋物面反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)俯視圖。圖4是體散射函數(shù)坐標(biāo)系示意圖。圖中1.連續(xù)激光器2.準(zhǔn)直透鏡3.非線性衰減片4.拋物面反射鏡5.平面反射鏡6.測(cè)量管道7.斜置聚光透鏡8.包含PIN管的光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路9.望遠(yuǎn)物鏡組10.空間濾波器11.望遠(yuǎn)目鏡組12.濾光片13. ICXD探測(cè)器14.計(jì)算機(jī)15.平面反射鏡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于該實(shí)施例。本實(shí)施例中的一種濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，包括連續(xù)激光器I、拋物面反射鏡4、測(cè)量管道6、I(XD探測(cè)器13、斜置聚光透鏡7、包含PIN管的光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路8和計(jì)算機(jī)14。如圖I所示，測(cè)量管道6的中心部分位于拋物面反射鏡4鏡腔的焦點(diǎn)處，此處為顆粒的測(cè)量區(qū)域。激光器I發(fā)出的激光經(jīng)整形和功率調(diào)節(jié)后，被平面鏡5和拋物面鏡4反射，會(huì)聚于拋物面鏡4鏡腔的焦點(diǎn)位置。當(dāng)被測(cè)流體中有顆粒進(jìn)入測(cè)量區(qū)域時(shí)，PIN管8探測(cè)到前向小角度散射光，通過(guò)電路觸發(fā)ICCD探測(cè)器13。散射光入射到拋物面反射鏡4，反射后變?yōu)槠叫泄馐鴮拤嚎s后由ICCD探測(cè)器13接收。ICCD13接收的三維散射信息傳遞至計(jì)算機(jī)14進(jìn)行處理，得到顆粒的三維體散射函數(shù)，并可反演出顆粒的粒徑、形狀參數(shù)。拋物面反射鏡4內(nèi)腔為開(kāi)口豎直向上的旋轉(zhuǎn)拋物面，材料為反射率很高的金屬材料。側(cè)壁上有兩個(gè)通孔與拋物面焦點(diǎn)共線，測(cè)量管道從側(cè)壁水平穿過(guò)，且中心部分位于拋物面焦點(diǎn)處。連續(xù)激光器1，可連續(xù)輸出功率穩(wěn)定的單模激光，是測(cè)量系統(tǒng)的入射光源。入射光經(jīng)平面鏡5反射后，豎直向下入射到拋物面鏡4上，再經(jīng)拋物面鏡4反射，沿水平方向入射到拋物面鏡4鏡腔的焦點(diǎn)位置。若在入射光路中加入起偏器，可以測(cè)量顆粒的偏振光散射特性。斜置聚光透鏡7，在有顆粒散射光時(shí)，收集并會(huì)聚某一前 向小角度區(qū)域的散射光，被PIN管8接收。光電探測(cè)器ICXD13，作為散射信號(hào)接收裝置，帶有像增強(qiáng)功能，適合探測(cè)弱光信號(hào)，并具有電控快門(mén)，可由光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路8觸發(fā)。在本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)中，由于探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍固定，在入射光路中加入了非線性衰減片3調(diào)整入射光的強(qiáng)度，使探測(cè)器可工作在線性區(qū)，避免飽和。在拋物面鏡4和望遠(yuǎn)鏡物鏡9之間加入平面鏡15，使未被散射的入射光不被探測(cè)器13接收，避免探測(cè)器飽和。由于探測(cè)器13的接收面積遠(yuǎn)小于上述平行散射光束的橫截面積，因此在探測(cè)器13與拋物面反射鏡4之間加入望遠(yuǎn)鏡鏡組9、11，壓縮光束束寬至能被探測(cè)器13完全接收。同時(shí)，在鏡組的共焦平面上加入空間濾波器10，濾去雜散光。本發(fā)明在調(diào)整光路完成后，濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量的具體步驟為(I)開(kāi)啟激光器1，預(yù)熱激光器I至輸出功率穩(wěn)定。使被測(cè)流體從管道6中流過(guò)，拋物面反射鏡4鏡腔中加入折射率匹配溶液(折射率與管道壁折射率相等)，使管道6浸沒(méi)在折射率匹配溶液中。(2)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)環(huán)境中其它光源，人工觸發(fā)ICXD探測(cè)器13，獲取無(wú)被測(cè)顆粒時(shí)的水體散射圖案(即背景圖案)。(3)開(kāi)啟包含PIN管的光電探測(cè)電路8，當(dāng)有顆粒進(jìn)入測(cè)量區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)ICCD探測(cè)器13，獲取被測(cè)顆粒的散射圖案。(4)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，用背景圖案對(duì)測(cè)得的散射圖案進(jìn)行修正，根據(jù)ICXD像素與拋物面反射鏡面積元的幾何對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到顆粒的三維體散射函數(shù)。體散射函數(shù)描述不同方向上的散射光強(qiáng)。三維體散射函數(shù)可表不為β ( θ , φ，r),其中Θ為散射角，Φ為方位角，r為探測(cè)點(diǎn)與顆粒之間的距離。如圖4所示，以顆粒所在位置為原點(diǎn)建立右手坐標(biāo)系，入射光為沿Z軸正方向的平行光，X軸豎直向上，XOZ平面為入射面。散射光與入射光的夾角即與Z軸夾角Θ為散射角；散射光與入射光所在的平面與入射面的夾角Φ為方位角。本測(cè)量裝置中，各探測(cè)點(diǎn)到被測(cè)顆粒的光程相同，故可忽略r的影響。用散射光與入射光強(qiáng)度的比值表示體散射函數(shù)，則體散射函數(shù)可寫(xiě)為Ι(θ，Φ)。按上述步驟，由計(jì)算機(jī)對(duì)ICCD獲取的圖案進(jìn)行處理。設(shè)步驟(2)獲取的背景圖案為A，步驟(3)獲取的散射圖案為B，用背景圖案A修正散射圖案B，得到修正后的散射圖案C。散射圖案C上單個(gè)像素對(duì)應(yīng)ICCD的一個(gè)像素，該像素接收到的是拋物面反射鏡上某個(gè)微面元S上的散射光。近似認(rèn)為對(duì)應(yīng)微面元上光強(qiáng)均勻分布，采用與體散射函數(shù)Ι(θ，φ)定義中相同的坐標(biāo)系，微面兀中心位于(9 ave, Φ3ν6)處，散射光光強(qiáng)為i(Qave, <Kve)，則ItXD單個(gè)像素采集光強(qiáng)為
權(quán)利要求
1.一種基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量流經(jīng)測(cè)量管道(6)的流體中的濕性顆粒的形狀參數(shù)，其特征在于，該測(cè)量系統(tǒng)包括 激光器(I )，其產(chǎn)生用于對(duì)所述濕性顆粒進(jìn)行照射的連續(xù)激光； 拋物面反射鏡(4)，其具有呈拋物面的反射面，該反射面的焦點(diǎn)位于所述測(cè)量管道(6)的中心軸線上，所述連續(xù)激光經(jīng)該反射面反射后匯聚于焦點(diǎn)處，使得在該焦點(diǎn)處的濕性顆粒產(chǎn)生散射光； ICXD探測(cè)器(13)，所述散射光經(jīng)所述拋物面反射鏡(4)反射后平行入射到其上，該IC⑶探測(cè)器(13)獲取該濕性顆粒的散射圖案，經(jīng)處理可得到該濕性顆粒的三維體散射函數(shù)，從而即可獲得所述濕性顆粒的形狀參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)還包括具有PIN管的光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路(8)，所述濕性顆粒產(chǎn)生的散射光一部分入射到該P(yáng)IN管上產(chǎn)生電信號(hào)，該光電探測(cè)及信號(hào)發(fā)生電路(8)根據(jù)該電信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字觸發(fā)信號(hào)，以用于控制所述ICCD探測(cè)器(13)的打開(kāi)和關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述拋物面反射鏡(4)和ICXD探測(cè)器(13)之間設(shè)置有望遠(yuǎn)鏡物鏡組(9、11)，所述拋物面反射鏡(4)反射后的平行光經(jīng)該望遠(yuǎn)鏡鏡組(9、11)進(jìn)行光束束寬壓縮后，再入射到所述ICCD探測(cè)器(13)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述拋物面鏡(4)和望遠(yuǎn)鏡物鏡組(9、11)之間還設(shè)置有第一平面反射鏡(15)，用于將所述拋物面反射鏡(4)反射后的平行光中的一部分導(dǎo)向離開(kāi)所述ICCD探測(cè)器(13)，使其不被該IC⑶探測(cè)器(13)接收，以避免其飽和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)還包括第二平面反射鏡(5)，所述連續(xù)激光經(jīng)該第二平面反射鏡(5)反射后再入射到拋物面反射鏡(4)的反射面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述拋物面反射鏡(4)鏡腔中充滿(mǎn)折射率與測(cè)量管道(6)管壁折射率相等的折射率匹配溶液，用于減弱管壁產(chǎn)生的雜散光。
7.一種基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量方法，包括如下步驟 (1)設(shè)置拋物面反射鏡(4)，并在其鏡腔中加入折射率與管道壁折射率相等的折射率匹配溶液，測(cè)量管道(6)穿過(guò)該拋物面反射鏡(4)后浸沒(méi)在折射率匹配溶液中，其中心軸線穿過(guò)該拋物面反射鏡(4)的焦點(diǎn)，該測(cè)量管道(6)用于流過(guò)帶有濕性顆粒的流體； (2)獲取無(wú)被測(cè)顆粒時(shí)的流體流經(jīng)所述測(cè)量管道(6)的散射圖案即背景圖案； (3)利用連續(xù)激光對(duì)位于拋物面反射鏡(4)焦點(diǎn)處的濕性顆粒進(jìn)行照射，并開(kāi)啟包含PIN管的光電探測(cè)電路(8)，觸發(fā)ICCD探測(cè)器(13)獲取被測(cè)顆粒的散射圖案； (4)利用所述背景圖案對(duì)測(cè)得的散射圖案進(jìn)行修正，并根據(jù)ICCD探測(cè)器(13)的ICCD像素與拋物面反射鏡(4)的鏡面積元的幾何對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得顆粒的三維體散射函數(shù)； (5)根據(jù)該三維體散射函數(shù)進(jìn)行反演，即可得到濕性顆粒的形狀參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在線測(cè)量方法，其特征在于，所述的三維體散射函數(shù)為
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的在線測(cè)量方法，其特征在于，所述反演得到濕性顆粒的形狀參數(shù)的過(guò)程為 對(duì)被測(cè)顆粒計(jì)算其在多個(gè)不同方向上的散射光強(qiáng)，進(jìn)而得到顆粒的體散射函數(shù)； 將測(cè)量得到的體散射函數(shù)與樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中各顆粒的體散射函數(shù)進(jìn)行比較； 將互相關(guān)度最大的一組體散射函數(shù)對(duì)應(yīng)的顆粒的形狀參數(shù)作為被測(cè)顆粒的形狀參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的在線測(cè)量方法，其特征在于，所述比較通過(guò)如下公式進(jìn)行
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光散射的濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量流經(jīng)測(cè)量管道的流體中的濕性顆粒的形狀參數(shù)，包括激光器，其產(chǎn)生用于對(duì)濕性顆粒進(jìn)行照射的連續(xù)激光；拋物面反射鏡，其具有呈拋物面的反射面，其焦點(diǎn)位于測(cè)量管道的中心軸線上，連續(xù)激光經(jīng)該反射面反射后匯聚于焦點(diǎn)處，使得在該焦點(diǎn)處的濕性顆粒產(chǎn)生散射光；ICCD探測(cè)器，散射光經(jīng)所述拋物面反射鏡反射后平行入射到其上，該ICCD探測(cè)器獲取濕性顆粒的散射圖案，輸入到計(jì)算機(jī)處理得到該濕性顆粒的三維體散射函數(shù)，通過(guò)基于模板庫(kù)匹配的反演算法，可獲得濕性顆粒的形狀參數(shù)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種濕性顆粒形狀參數(shù)在線測(cè)量方法。本發(fā)明彌補(bǔ)現(xiàn)有光散射式粒度測(cè)量法的不足，測(cè)量精度高，可以實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N15/10GK102818759SQ20121025042
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者楊克成, 丁馳竹, 李微, 夏珉 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)