[发明专利]基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法及其试验台

权利要求书

1.一种基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在流化床内固体床料流化达到平稳状态时，加入示踪颗粒；示踪颗粒的颜色与固体床料的颜色不同，且示踪颗粒的质量占比不大于固体床料的5％；

步骤2：自示踪颗粒加入流化床的同时，开始计时；按照预定的取样时间，从流化床内取样若干次，直至取出的样品中仅有固体床料，不再出现示踪颗粒；

步骤3：将步骤2取出的样品分别充分搅拌，使得各样品中所包含的示踪颗粒能够与其中的固体床料均匀混合；

步骤4：将步骤3均匀混合后的样品按照取样顺序在相同光源条件下一一拍照，得到对应的图像；

步骤5：将步骤4所得到的图像按照取样顺序一一在HSV颜色空间中进行图像处理，以消除各图像的半透明背景以及增强各图像中的示踪颗粒颜色；将HSV颜色空间中处理后的图像按照顺序一一转换为RGB颜色空间，并进行灰度处理，进一步消除图像中的干扰；

步骤6：将步骤5所处理过的图像按照取样顺序一一进行阈值分割，识别出各图像中能够表示示踪颗粒的像素点；通过计算能够表示示踪颗粒的像素点占图像的总像素点的比例，即可一一计算出各图像对应的取样时刻的示踪颗粒浓度计算值；

步骤7：通过示踪颗粒的概率密度函数E(t)来表示示踪颗粒在流化床的停留时间分布：

式中：c(t_i)表示在t_i时刻该样品中示踪颗粒的实际浓度值，Δt_i表示两个取样过程的时间间隔；

其中，示踪颗粒浓度计算值与示踪颗粒浓度实际值之间满足：

c_cal＝k*c_real

式中：系数k取决于颜色阈值的选择，c_cal表示示踪颗粒浓度计算值，根据步骤6计算得到；c_real表示示踪颗粒浓度实际值。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，步骤1中，固体床料为直径0.3-0.35mm的半透明玻璃珠；示踪颗粒为经胭脂红试剂染色处理的半透明玻璃珠。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，步骤5所述的在HSV颜色空间中，所有图像S值的放大倍率为1.9、V值的放大倍率为1.7倍；步骤5所述的RGB颜色空间中，灰度处理采用Imadjust函数，灰度处理范围设置为(0.35，0.7)。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，步骤5所述的颜色阈值r＝g＝b。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，步骤2所述的取样时间随着固体床料的流化进程而延长，分四批次进行取样：第一批次取样的取样时间为30s，第二批次取样的取样时间为1min，第三批次取样的取样时间为2min，第四批次取样的取样时间为3min。

6.根据权利要求1所述的基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，步骤4中的光源指白色冷光源。

7.根据权利要求1所述的基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法，其特征在于，步骤6中的阈值分割方法具体为：

首先，根据示踪颗粒的颜色所对应的R、G、B值，分别设置R值的阈值r、G值的阈值g、B值的阈值b，以得到能够表征示踪颗粒颜色的像素点的阈值分割条件；接着，判断整个图像中的各像素点的R、G、B值是否满足阈值分割条件，以筛选出能够表示示踪颗粒的像素点，能够表示示踪颗粒的像素点即为满足阈值分割条件的像素点。