[发明专利]一种颗粒浓度和粒径二维分布的旋转测量系统和方法

权利要求书

1.一种颗粒浓度和粒径二维分布的旋转测量的方法，其特征在于：

该方法是基于颗粒浓度和粒径二维分布的旋转测量系统实现的：该系统包括超声空气耦合换能器；超声空气耦合换能器设于颗粒管道上开设的测量窗口上，超声空气耦合换能器信号输入端连接信号发生器，信号输出端通过信号线依次连接回波信号滤波器、回波信号采集模块和工控机；所述信号发生器控制超声空气耦合换能器发射超声波，超声波经由回波信号滤波器进入回波信号采集模块，最后上传到工控机；工控机控制螺旋给料机向颗粒管道进料；

所述测量方法包括以下步骤：

(1)采用超声空气耦合换能器为核心建立测量系统，获取颗粒物回波信号声谱；

(2)脉冲超声波回波信号测量点的距离确定；

t为脉冲超声波经过颗粒后，产生的回波信号滞后于发射脉冲的时间，z为颗粒距换能器的距离，c为空气中的声速；

(3)建立两个不同频率下回波声谱信号声参数与颗粒物浓度、粒径的线性方程组，求解这个方程组即可得到一维颗粒浓度和粒径分布；

I(z_i)_f为某频率下与换能器相距z_i的测量点处的回波信号声强，I₀为超声空气耦合换能器的发射波声强，β(z)为z_i处的颗粒物后向散射系数，f,R分别是超声波频率、颗粒体积浓度和粒径，而P为包含各种参数的矢量，F₁和F₂分别表示耦合性、浓相散射衰减模型中衰减系数与参数的函数关系；

(4)根据飞行时间和换能器的旋转速率确定各回波点在二维截面上的位置，再利用颗粒物一维浓度和粒径求解反演算法，对各条测量路径上的回波点建立方程组，每个回波点对应一个方程组，可以求得该回波点处的浓度和粒径值，多次计算求解出各测量点的浓度和粒径值，最终获得二维截面上离散的浓度值和粒径值分布场参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声空气耦合换能器是一个自发自收发射换能器或两个相邻放置可实现同步旋转的换能器，用于实现超声波的发射与接收。