[发明专利]用于监测沿通道的材料流动参数的设备和方法

权利要求书

1.一种用于测量在第一方向上沿着通道流动的材料的参数的设备，所述通道具有两个纵向间隔开的端部和由一个或多个侧壁限定的横向侧，所述设备包括：

激光源，其被定位在通道内的第一位置处，并被配置成以一个或多个预定频率产生激光束；

光束投射元件，其用于横跨通道投射激光束，以照射测量区域内的材料，所述测量区域在基本上垂直于第一方向的方向上延伸，并且包括延伸大于通道的宽度的50%的横向区域；

光学成像设备，其被定位在通道内或邻近通道的第二位置处，并被配置成捕获来自测量区域内的材料的反向散射光的图像；以及

处理器，其与光学成像设备通信，并且被配置成处理捕获的图像并执行多颗粒散射分析以确定通过通道的材料的参数。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，光束投射元件包括透镜，所述透镜适于在单个横向维度上扩展激光束的大小，以产生空间细长光束。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，光束投射元件包括反射镜，所述反射镜适于在单个横向维度上扩展激光束的大小，以产生空间细长光束。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，光束投射元件是扫描镜，所述扫描镜适于使激光束在横向维度上成角度地转向通过测量区域。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，光学成像设备包括具有光敏像素的二维阵列的相机。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，参数包括通过通道的材料的体积流速。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，参数包括测量区域内的材料的二维密度分布。

8.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，参数包括测量区域内的材料的颗粒大小分布。

9.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，散射分析包括将米氏散射模型应用于捕获的图像，以提取通过通道的材料的参数。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，散射分析包括将瑞利散射模型应用于捕获的图像，以提取通过通道的材料的参数。

11.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，散射分析包括将线性强度模型应用于捕获的图像。

12.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，散射分析涉及确定反向散射光的角度依赖性、幅度依赖性、波长依赖性和偏振中的一个或多个。

13.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，激光源是可调谐的，以选择性地改变激光束的频率。

14.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，激光源适于产生脉冲激光束，其中，脉冲持续时间小于光学成像设备的曝光时间。

15.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，包括多个激光源，每个激光源被配置成以不同的相应频率产生激光束。

16.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，包括偏振滤光器，所述偏振滤光器布置在光学成像设备的前面，用于从反向散射光中过滤偏振分量。

17.根据权利要求15所述的设备，包括：第二光学成像设备，其布置在通道的第一侧上；以及第二偏振滤光器，其布置在第二光学成像设备的前面，用于从反向散射光中过滤第二偏振分量，第二偏振分量是与第一偏振分量不同的。

18.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，包括光谱术单元，用于对来自测量区域内的材料的反向散射光执行光谱分析。