[实用新型]对离散状态颗粒粒度分布测量的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声测量技术，特别是涉及一种利用超声多次反射信号测量处于离散状态颗粒的粒度分布及其浓度的技术。

背景技术

对分散状态颗粒的粒度大小和浓度进行测量，在涉及两相流动的动力、化工、医药、环保、水利、材料等领域中具有广泛应用背景。与现有测量方法如筛分法、显微镜法、全息照相法、电感应法、沉降法等比较，超声法往往具有自动化程度高，能进行快速且准确的测量。同时由于超声波具有宽的频带范围，强穿透能力，可在有色甚至不透明的物质中传播并具有测量速度快，超声波传感器价格低且耐污损，特别适合作在线检测。

现有的超声法颗粒测量手段中，采用穿透式或反射式对超声信号的测量，均需要超声波在待测对象中进行传播。在对高浓度和高衰减物质的测量过程中，超声波的传播声程有限，使得测量信号存在信噪比过小缺点，甚至不能检测到有效声信号，测量过程不能得以实现。

同时现有多数方法采用了单一频率的超声波，没有注意到颗粒粒度和超声谱的关系，而超声谱(阻抗谱，衰减谱，速度谱)和颗粒粒度关系是非常密切的。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能实现完全的非接触测量，能对离散状态颗粒粒度分布的测量装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种对离散状态颗粒粒度分布的测量装置，包括进行数据处理的计算机，连接计算机的信号处理电路，连接信号处理电路的脉冲波发射/接收电路，连接脉冲波发射/接收电路的宽带换能器，换能器设于测试板外侧；所述装置由计算机控制，发射电路发出脉冲电信号，经触发换能器发出声波，超声波在测试板壁面一次以上反射后再由换能器接收，并经过信号处理电路的信号放大、高速模数(A/D)转换传输给计算机进行数据处理得到颗粒粒度分布；计算机设有用于显示测量结果的曲线和数据的屏幕。

进一步的，所述宽带换能器采用窄脉冲信号激励；脉冲信号越窄，包含的频谱信息就越丰富。

进一步的，所述信号处理电路设有高速A/D转换单元和信号放大单元。

进一步的，所述宽带换能器为自发自收宽带换能器。

进一步的，所述计算机设有用于保存测量结果的硬盘；供以后分析使用。

进一步的，所述测试板为管道的侧壁。

进一步的，所述测试板选择其特征阻抗与颗粒样品的特征阻抗之比大于10，所述测量板特征阻抗和样品必须选择具有很大差异的物质(如不锈钢和水Z_钢/Z_水≈30)。

进一步的，所述测试板为探头凹槽一侧的反射板，反射板外侧设宽带换能器(压电片)，并由电缆线连接脉冲波发射/接收电路；宽带探头以法兰形式和管道连接或插入管道中作在线检测。

利用本实用新型提供的对离散状态颗粒粒度分布测量的装置，由于采用间接测量的方法，通过对多次超声反射信号的反射回波幅度和相位的测量，利用样品和标定物质的对比，计算得出颗粒样品中复声特性阻抗(与声速和声衰减有关)，并根据这些声特性阻抗谱再计算得出对高浓度和高衰减颗粒两相流的颗粒粒度分布及浓度。本实用新型提供的方法整个检测过程中声波不在样品中传播，无须穿透被测介质，不仅实现了完全的非接触测量，而且非常适合对于高浓度、高衰减样品的检测。

附图说明

图1是本实用新型实施例对离散状态颗粒粒度分布测量的装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中多次反射信号的曲线示意图；

图3是本实用新型实施例中多次反射信号的谱和粒度之间关系的曲线示意图；

图4是本实用新型实施例中测量探头的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例的理论模型和反演技术计算：如图1所示，换能器4发射超声波在板5内多次反射，对其分别在待测样品(指由颗粒和液体连续介质构成的混合物)和标定物质中进行测试，其反射系数有如下关系：