[发明专利]一种测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头及测量方法

权利要求书

1.一种测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头，其特征在于，包括光纤成像单元、热膜测速单元和光源传输单元，其中，

所述光纤成像单元包括内窥镜物镜、反光罩、玻璃平片和石英光纤，所述内窥镜物镜布置于探头头端部的中间，所述探头头端部位于整个探头的前端，所述反光罩安装于所述内窥镜物镜的前端，所述反光罩的前端用所述玻璃平片封口；所述石英光纤与所述内窥镜物镜的后端相连；所述内窥镜物镜和石英光纤的外侧套设有内不锈钢管；在内不锈钢管的外侧包围有像束外包层；

所述热膜测速单元包括热膜传感器和微电路，所述热膜传感器设置于所述玻璃平片外围；所述微电路设置于预留管道中，所述预留管道设置于探头内侧并布置于所述内不锈钢管外侧；

所述光源传输单元包括激光出光口和玻璃光纤，其中，所述激光出光口布置在探头头端部的玻璃平片的外围；所述玻璃光纤均匀布置于所述内不锈钢管外侧的壁面；所述玻璃光纤和石英光纤构成探头的光纤传输段，所述光纤传输段由主软管包裹，所述探头头端部与所述光纤传输段通过端部接圈连接。

2.根据权利要求1所述的测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头，其特征在于，所述的内窥镜物镜由依次设置的前片、隔圈、孔径光阑、中片、后片构成，并依次固定于物镜座中，物镜座外侧套有物镜壳，内窥镜物镜的直径d为8~10mm，反光罩高为0.8~1d，口径小的一段与内窥镜物镜连接，口径大的一侧由玻璃平片覆盖封口。

3.根据权利要求1所述的测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头，其特征在于，所述的热膜传感器由热膜、衬底、绝缘层和导线构成，所述的热膜传感器焊接在在探头头端部前端的玻璃平片外围1/4环形区域，环宽为0.25d，热膜宽度为0.5d；所述热膜是由喷溅在衬底上面的金属铂形成的，厚度为1000-10000埃，工作电阻为20欧姆，所述衬底材料为石英；所述绝缘层设置于衬底下面。

4.根据权利要求1所述的测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头，其特征在于，探头头端部长度为3~5cm。

5.根据权利要求1所述的测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头，其特征在于，所述玻璃光纤均匀布置在不锈钢管外侧的壁面，厚度0.25d，采用固定胶牢牢固定，探头头端部的玻璃光纤外侧再套上外不锈钢管包裹。

6.根据权利要求1所述的测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头，其特征在于，所述的激光光源出光口布置在探头头端部前端平片外围3/4环形区域，与热膜传感器围成一个环形，9个直径为0.25d的出光口等距分布，激光发生器发出的激光通过玻璃光纤利用光的全反射特性从外侧将激光传输到探头头端部前端的激光光源出光口。

7.权利要求1所述的测量气固两相流动颗粒滑移速度的探头的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用玻璃光纤将外侧激光发生器产生的激光传导到探头头端部的激光出光口对拍摄区域进行照明，将探头头端部伸入流化床内部，内窥镜物镜得到在玻璃平片外侧的颗粒运动图像通过石英光纤传输到内窥镜目镜端，与具有C型卡口的高速工业摄像机连接进行拍摄，保存至与高速工业摄像机相连的具有图像处理卡的计算机中，通过图像处理技术对颗粒运动图像处理，用互相关算法得到颗粒速度；

（2）热模传感器通过布置在预留管道中的电路导线进行通电加热，当气体流速变化时，热膜的温度相应变化，这种变化导致热膜阻值的变化产生电信号，利用电信号与流速之间建立对应关系，测得电信号就可得到所拍摄区域流速大小；

（3）利用所得到拍摄区域的颗粒速度和气体流速的差值，即是该拍摄区域颗粒滑移速度值，对流场不同区域测量统计，得到流场内颗粒滑移速度分布规律。