[发明专利]输气管道内颗粒与液滴的在线检测装置及方法

权利要求书

1.一种输气管道内颗粒与液滴的在线检测装置，其特征在于，所述的在线检测装置包括：采样装置、光学装置、光电转换单元及数据处理装置；

所述采样装置包括：采样嘴、气溶胶导管、流量控制单元及过滤单元，所述气溶胶导管一端通过所述采样嘴连接输气管道，另一端通过管道依次连接所述流量控制单元、过滤单元；

所述气溶胶导管设置在所述光学装置中，所述的光学装置包括：光源、扩束准直与起偏装置、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、分光装置、第一探测器、第一探测器组及第二探测器组；

所述光源发出的入射光进入所述扩束准直与起偏装置，然后经过所述第一聚焦透镜汇聚在交点处形成所述光学装置的敏感区，含有颗粒与液滴的气体经过所述气溶胶导管进入所述光学装置，当颗粒或液滴穿过所述敏感区时，所述入射光照射到所述颗粒或液滴上发生散射，-90°方向的散射光信号经过所述第二聚焦透镜进入所述第一探测器，0-180°方向中的某个角度或多个角度的散射光经过所述分光装置分为P光信号及S光信号，所述P光信号进入所述第一探测器组，所述S光信号进入所述第二探测器组；

所述光电转换单元连接所述第一探测器、第一探测器组及第二探测器组，用于将-90°方向的散射光信号、P光信号及S光信号分别转换为-90°方向电信号、P电信号及S电信号；

所述数据处理装置连接所述光电转换单元，用于根据P电信号及S电信号计算偏振度，根据所述偏振度区分出颗粒与液滴，给出粒子形状特性，并根据所述-90°方向电信号测量所述颗粒和/或液滴的粒径分布及浓度；

其中，所述扩束准直与起偏装置与光源之间的光路上还设置光阑，所述光阑为工字形或十字形。

2.根据权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述采样装置还包括：真空泵，常压或负压状态下，所述过滤单元连接真空泵。

3.根据权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述的光学装置还包括：

第一反射镜，用于将经过所述第二聚焦透镜的散射光信号反射到所述第一探测器。

4.根据权利要求1或3所述的在线检测装置，其特征在于，所述的光学装置还包括：第一扩束与准直装置，设置在所述第一探测器之前，通过光纤连接所述第一探测器或者与所述第一探测器集成于一体。

5.根据权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述的光学装置还包括：

第二反射镜，用于将经过所述分光装置的P光信号或S光信号反射到所述第一探测器组或第二探测器组。

6.根据权利要求1或5所述的在线检测装置，其特征在于，所述的光学装置还包括：

第二扩束与准直装置，设置在所述第一探测器组之前，通过光纤连接所述第一探测器组或者与所述第一探测器组集成于一体；

第三扩束与准直装置，设置在所述第二探测器组之前，通过光纤连接所述第二探测器组或者与所述第二探测器组集成于一体。

7.一种输气管道内颗粒与液滴的在线检测方法，应用于权利要求1-6中任一项所述的在线检测装置，其特征在于，所述的在线检测方法包括：

所述采样装置采集所述输气管道中的气体并将采集的气体导入所述光学装置；

所述气体中包含颗粒及液滴的粒子在所述光学装置的敏感区引起光的散射，产生散射光信号；

所述光学装置收集-90°方向的散射光信号及0-180°方向中的某个角度或多个角度的散射光信号，并将0-180°方向中的某个角度或多个角度的散射光信号分成P光信号及S光信号；

所述-90°方向的散射光信号、P光信号及S光信号经过所述光电转换单元转换为-90°方向电信号、P电信号及S电信号；

所述数据处理装置根据P电信号及S电信号区分出所述粒子中的颗粒及液滴，给出粒子形状特性，并根据所述-90°方向电信号测量所述颗粒和/或液滴的粒径分布及浓度；所述扩束准直与起偏装置与光源之间的光路上还设置光阑，所述光阑为工字形或十字形。

8.根据权利要求7所述的在线检测方法，其特征在于，所述数据处理装置根据P电信号及S电信号区分出所述粒子中的颗粒及液滴，包括：

所述数据处理装置根据P电信号及S电信号计算偏振度；

根据所述偏振度区分出颗粒与液滴，给出粒子形状特性，并判断所述颗粒为球形或非球形。