上海理工大学颗粒与两相流测量研究所, 上海 200093
用光脉动法在线测量颗粒浓度和粒度时，必须预知原始光强，但在在线测量中原始光强不仅难以测得，而且极易受环境影响产生变化。假设在短时间间隔内原始光强不发生变化，基于Gregory的光脉动法理论，可以得到颗粒数目浓度比。结合不同时刻浓度比以及透射光信号的标准偏差和均值，可以推导出原始透射背景光强。实验结果证明，该方法得到的原始透射背景光强和预先测得的原始透射背景光强吻合得很好，最大偏差小于1.1%。
测量 在线测量 入射光强 颗粒浓度 光散射 光脉动法
近年来，在光散射颗粒测试技术中越来越多地采用了高斯光束作为入射光，高斯光束的传播及其物理参数对测量结果至关重要。傍轴近似条件下通过菲涅耳基尔霍夫衍射公式推导出高斯光束垂直入射到不同折射率介质中的传播表达式，并通过数值计算进行验证。结果表明，对于非强聚焦高斯光束，当传播方向与界面垂直时，在不同折射率介质中光束的传播仍然满足高斯分布规律，并且其束腰半径参数不变、束腰位置参数取决于相邻介质的折射率比值。
衍射 高斯光束 标量场 衍射理论
时间或空间相关透射起伏频谱法是近年发展起来的一种新的颗粒测量方法,它可同时测量颗粒粒径分布和浓度,并可用来进行在线、实时测量。研究表明,随着浓度增大,逐渐增强的高浓度效应会导致测量值越来越严重地偏离理论值。本文采用模拟计算方法讨论无限细光束照射下的时间相关透射起伏频谱法高浓度效应并给出部分实验验证。分析表明,无限细光束照射时的透射起伏相关频谱主要受到层结构效应的影响,颗粒交叠效应不明显,表明为随着颗粒浓度增大,转换函数(特征函数)逐渐偏离低浓度理论值并向无因次相关时间小的方向移动,阶高始终保持不变。
散射 时间相关透射起伏频谱法 高浓度效应 模拟计算 层结构效应
消光起伏频谱法是一种新的测量两相流系统中颗粒粒径分布和浓度的方法,装置简单,操作方便,适合实时、在线测量。采用二阶低通滤波器对起伏的透射率信号分析,得到消光起伏频谱实验数据,并利用改进的Chahine循环方法计算得到颗粒的粒径分布和浓度信息。重点讨论高浓度情况,包括对特征函数频率响应的修正和对其阶高修正两个方面,得到修正参量并运用到反演算法中从而得到正确的测量结果。测量结果表明,通过高浓度修正,消光起伏频谱法可以在很大的颗粒浓度动态范围得到合理的测量结果,其可测颗粒最大体积分数视颗粒的大小而定。
光学计量 消光起伏频谱法 反演算法 高浓度修正 颗粒测量
