激光后向散射法颗粒流动参数测量系统研究

发布时间：2023-06-01 00:04

　　气固两相流动广泛存在于电力、化工、制药、冶金等工业生产中,实现其流动参数(固相速度和浓度)的在线准确测量,对工业生产过程的安全、经济、高效运行具有重要意义。现有的颗粒流动参数测量系统,往往难以满足恶劣环境下的在线测量要求。本文基于激光后向散射法基本原理,结合激光光纤探头,开发了一套颗粒流动参数在线测量系统,并进行了系统标定及湍动流化床实验研究。主要工作内容如下:首先介绍了光散射理论,并在此基础上阐述了Mie散射理论、瑞利散射理论。根据Mie散射理论,推导出了颗粒散射光强的空间分布,进一步解释了颗粒后向散射的特征和适用条件。结合浓度测量和数据采样原理,推导出了离散化的后向散射法颗粒浓度和流动速度计算公式。其次,根据后向散射法颗粒浓度和速度测量基本原理,开发了一套基于激光与光纤耦合的颗粒流动参数在线测量系统。系统主要由供电系统、光路系统、光电转换与信号调制系统、数据采集与处理软件系统组成。光路系统由激光器、光纤接口、光纤传光束和光电耦合元件组成,实现了激光的光路耦合、传输及散射光的采集。光电转换和信号调制系统利用光电二极管和PCB电路板,将散射光信号转换为电压信号并调理放大。数据采集与处理...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 颗粒流动参数测量方法
        1.2.1 颗粒浓度测量方法
        1.2.2 速度测量方法
    1.3 颗粒流动参数测量系统研究现状
    1.4 课题研究内容
第二章 激光后向散射法颗粒浓度和速度测量原理
    2.1 光散射概述
        2.1.1 光的散射理论
        2.1.2 不相关散射与相关散射
        2.1.3 单散射与散射
    2.2 Mie散射理论
        2.2.1 Mie散射基本理论
        2.2.2 瑞利散射
        2.2.3 Mie散射的光强分布
        2.2.4 后向散射法特点和适用范围
    2.3 激光后向散射法颗粒浓度和速度测量原理
        2.3.1 浓度测量原理
        2.3.2 速度测量原理
    2.4 本章小结
第三章 激光后向散射法颗粒流动参数测量系统开发
    3.1 系统的整体设计方案
    3.2 光路系统设计
        3.2.1 光源选择
        3.2.2 光纤连接器及标准接口选择
        3.2.3 光纤传光束设计
    3.3 光电转换和信号调制系统
        3.3.1 光电耦合元件设计
        3.3.2 光电二极管选型
        3.3.3 电路原理图
        3.3.4 硬件电路板设计
    3.4 数据采集系统
        3.4.1 数据采集卡
        3.4.2 数据采集卡的主要参数
        3.4.3 数据采集卡的选择
    3.5 数据处理系统
        3.5.1 LabVIEW程序开发环境
        3.5.2 LabVIEW程序设计
        3.5.3 程序的界面设计
    3.6 本章小结
第四章 颗粒流动参数测量系统标定及湍动流化床实验研究
    4.1 颗粒浓度及流动速度标定
        4.1.1 标定实验装置
        4.1.2 测量系统装置
        4.1.3 标定结果及分析
    4.2 湍动流化床测量实验
        4.2.1 湍动流化床实验装置
        4.2.2 湍动流化床实验结果及分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3826271