[发明专利]一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法

权利要求书

1.一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法，其特征在于，所述测量装置包括激光光源、光功率探测器、超声信号发生器、超声信号接收器以及分别与所述光功率探测器和所述超声信号接收器连接的数据处理器；

所述光功率探测器用于接收所述激光光源向管道内煤粉发出的单色激光穿过半反半透镜形成的透射光，并获取所述透射光的透射光强I_e；

所述超声信号接收器用于接收所述超声信号发生器向管道内煤粉发出的超声波信号，并获取所述超声信号的信号强度I_u；

所述数据处理器用于根据接收的所述透射光强I_e和所述信号强度I_u测量管道内煤粉中颗粒的粒径和质量浓度；

其中，对管道内煤粉中颗粒的粒径与质量浓度进行的测量方法包括：

获取煤粉颗粒离散后的半径值并根据所述半径值R确定煤粉颗粒的经验粒度分布p(R)，其中，所述经验粒度分布p(R)的表达式为：

式中，x为颗粒特征尺寸，μ为煤粉颗粒的粒径对数平均值，σ为对数标准差，R为煤粉颗粒离散后的半径值；

根据煤粉颗粒的经验粒度分布p(R)和所述半径值R计算煤粉颗粒的体积浓度其中，计算煤粉颗粒的体积浓度的表达式为：

获取预测的声衰减谱并基于预测的声衰减谱与实际测量的声衰减谱α_meas构建误差函数，其中，α为声衰减系数，所述误差函数的表达式为：f为超声频率，P为参数矢量；

对所述误差函数进行求解，得到煤粉颗粒的粒径分布N(D)，其中，D为颗粒直径；

根据煤粉颗粒的粒径分布N(D)计算煤粉颗粒的质量浓度c_m，计算煤粉颗粒的质量浓度c_m包括：

根据煤粉颗粒的粒径分布N(D)确定煤粉颗粒的消光系数k_ext，其中，计算煤粉颗粒的消光系数k_ext的表达式为：

式中，x为颗粒特征尺寸，且D为颗粒直径，λ为入射光波长，a_n为第一Mie因子，b_n为第二Mie因子；

计算煤粉颗粒的质量浓度c_m，其中，计算煤粉颗粒的质量浓度c_m的表达式为：

式中，I_e0为入射光强，I_e为透射光强，l为消光距离，ρ为颗粒密度，a为颗粒粒径的下限，b为颗粒粒径的上限。