[发明专利]两相流系统内颗粒运动轨迹的测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种两相流系统内颗粒运动轨迹的测量装置，其特征在于：包括依次间隔布置在同一条直线l上的氩离子激光器（1）、第一圆柱透镜（2）、第二圆柱透镜（3）和反应器（4），以反应器（4）为圆心、围绕反应器（4）的周侧均匀布置有三台光学接收器，对应每台光学接收器设置有一个光电倍增管，三个光电倍增管的输出信号经过滤波器（11）滤波后接入计算机（12）；

所述氩离子激光器（1）、第一圆柱透镜（2）、第二圆柱透镜（3）、反应器（4）和三台光学接收器均位于同一水平面s上，反应器（4）中心和光学接收器信号接收面之间的间距为R，且三台光学接收器均不位于直线l上；

所述第一圆柱透镜（2）的中轴线和第二圆柱透镜（3）的中轴线位于同一竖直面t上，第一圆柱透镜（2）的中轴线竖直，第二圆柱透镜（3）的中轴线水平；

所述反应器（4）中心和第二圆柱透镜（3）内端面之间的间距为R。

2.一种两相流系统内颗粒运动轨迹的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）对反应器（4）全场进行基于三维直角坐标系的建模，采用六面体结构化网格对反应器（4）进行网格划分、且要求网格的体积小于待测颗粒的体积；将所建模型存储于计算机（12），并对每一个网格进行编号；

（2）开启氩离子激光器（1），氩离子激光器（1）发射出的柱状激光束依次经过相互垂直的第一圆柱透镜（2）和第二圆柱透镜（3）后散射为可覆盖反应器（4）的光束；

（3）光学接收器首先对未加入示踪颗粒的反应器（4）进行光信号捕捉，捕捉到的光信号经光电倍增管转换成电信号并放大后发送至滤波器（11）进行滤波，然后将滤波后的信号发送至计算机（12）；

（4）计算机（12）将接收到的信号转换成基于三维直角坐标系的带有图像灰度的信息，并将转换后的信息导入存储的模型中并与模型耦合后作为网格的初始信息，然后将所有与转换后的信息相耦合的网格标记为初始状态；

（5）关闭氩离子激光器（1），向反应器（4）内加入示踪颗粒，然后再次开启氩离子激光器（1），待测区域内的示踪颗粒被激光束照射后发生散射，其散射光被分布于反应器（4）周围的三台光学接收器捕捉；

（6）光学接收器捕捉到的光信号经光电倍增管转换成电信号并放大后发送至滤波器（11）进行滤波，然后将滤波后的信号发送至计算机（12）；

（7）计算机（12）对接收到的信号进行如下处理：

（71）计算机（12）将所得信号以时间步长△t为单位转化为若干图像，然后根据图像的灰度信息将每幅图像转化为一组基于三维直角坐标系的图像数据，将各组图像数据按时间顺序依次导入存储的模型中并与模型耦合；按时间顺序标记第i个时间步长对应第i组数据图像；

（72）对于第i组数据图像，将其导入存储的模型中并与模型耦合后作为网格的现有信息；对于每一个网格，将网格的现有信息与初始信息进行对比，若检测到现有信息与初始信息不同，则将该网格标记为激活状态；在所有网格均比较完成后，将所有网格状态输出为基于三维直角坐标系的点阵，该点阵即代表了在第i个时间步长时示踪颗粒所处的位置；

（73）对一个时间段内的所有时间步长，进行步骤（72），即可获得在该时间段内，示踪颗粒在每个时间步长内的位置，对其进行分析即可获得示踪颗粒的运动轨迹。