[发明专利]水滴流场离散截面水滴平均直径变化曲线测量方法及装置

说明书

技术领域

本专利涉及电子工程、光电工程、软件工程、通信工程、数字信号处理等技术领域，具体来说，是一种用来测量水滴流场不同时刻不同离散截面上的水滴平均直径变化曲线的测量方法及测量装置。

背景技术

探测水滴直径技术早在上个世纪70年代，就开始活跃起来。早期的测量水滴直径的方法主要有：热力学法、光学法、示踪与导电法、分离法、临界速度法及利用板孔测量等。从上世纪70年代开始，世界上一些主要研究机构和制造商相继展开用光学法测量水滴直径的工作。如前苏联莫斯科动力学院热工研究所，德国阿亨工大，斯图加特大学，日本东芝、三菱，美国西屋、通用，英国CERL，法国EDF，意大利ENEL，瑞士ABB，美国EPRI和捷克布拉格工大等先后研制了不同的光学探针用于测量湿蒸汽水滴平均直径。根据工作原理的不同，这些光学探针可分为全散射法测量和角散射法测量两大类。全散射法的基本原理是通过测量光束穿过湿蒸汽后的投射光衰减得到水滴粒径分布和平均粒径。角散射法则是通过测量水滴在某一角度下的散射光强或某一个空间立体角内的散射光通量来确定水滴的尺寸。

探针式的测量方法有它的不足，这是一种侵入式的测量方法，如果把其应用到流场进行测量，势必对水滴流场产生干扰；且上述方法均无法测量随流场运动的水滴在流场中不同时刻不同截面的平均水滴变化直径。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种水滴流场离散截面水滴平均直径变化曲线测量方法及装置，不仅可以测出水滴流场不同时刻不同离散截面上的水滴平均直径，还可以得到水滴流场离散截面不同时刻水滴平均直径的变化情况。

本发明水滴流场离散截面上水滴平均直径变化曲线测量方法，通过以下步骤来完成：

步骤1：设备调试；

调整激光器发射激光的角度，使激光器发射的激光束射由水滴流场的离散截面周向上一点a射入，由水滴流场的离散截面周向上与点a对称的点b射出；同时，设置光强接收器接收衰减后的激光束。

步骤2：设置激光束激光发射频率；

设置激光器每间隔相同时间步长Δt发射一条激光束；设激光器所发射的第i条激光束对应的发射时刻为t_i，0＜i，i为正整数；t_i时刻激光器发射的激光束受到水滴流场离散截面上的水滴折射作用后强度衰减，t_i时刻衰减后激光束由水滴流场的离散截面另一侧射出。

步骤3：获得t_i时刻衰减后激光束光强散色程度最强的位置上的光强I_i，max；

通过光强感应器接收t_i时刻衰减后激光束，得到t_i时刻衰减后激光束的光强分布图，并根据光强分布图得到t_i时刻衰减后激光束光强散色程度最强的位置上的光强I_i，max。

步骤4：判断的I_i，max是否合理；

若0＜I_i，max＜I_i，初，则I_i，max合理，I_i，初为t_i时刻由激光器发射的条激光束的强度，通过合理的I_i，max得到t_i时刻的水滴流场离散截面上的水滴平均直径；若I_i，max≤0或I_i，max≥I_i，初，则I_i，max不合理，进入步骤5。

步骤5：对不合理的I_i，max进行判断；

当三个连续时刻t_i-1，t_i，t_i+1的中间时刻衰减后激光束光强散色程度最强的位置上的光强I_i，max不合理时，则通过步骤4中得到的t_i时刻前一时刻t_i-1与后一时刻t_i+1水滴流场离散截面水滴平均直径相加后取平均值，即可得到t_i时刻水滴流场离散截面水滴平均直径。

当两个连续时刻t_i，t_i+1中衰减后激光束光强散色程度最强的位置上的光强I_i，max与I_i+1，max均不合理，则对t_i，t_i+1时刻水滴流场离散截面水滴平均直径忽略不计。