FUNDAMENTALS OF TRANSMISSION FLUCTUATION SPECTROMETRY WITH VARIABLE SPATIAL AVERAGING

Transmission signal of radiation in suspension of particles performed with a high spatial and temporal resolution shows significant fluctuations, which are related to the physical properties of the particles and the process of spatial and temporal averaging. Exploiting this connection, it is possible to calculate the particle size distribution (PSD) and particle concentration. This paper provides an approach of transmission fluctuation spectrometry (TFS) with variable spatial averaging. The transmission fluctuations are expressed in terms of the expectancy of transmission square (ETS) and are obtained as a spectrum, which is a function of the variable beam diameter. The reversal point and the depth of the spectrum contain the information of particle size and particle concentration, respectively.

时间域内的消光起伏光谱法

利用层模型得到消光起伏光谱及其数学表达式,光谱转折点的位置给出了颗粒的粒径信息,而光谱的深度则与颗粒系统的浓度有关.所得结果考虑了颗粒浓度对消光起伏光谱的影响.

新的消光起伏信号数据处理模型

窄光束照射含颗粒两相流时,透过率会产生起伏。透过率起伏信号可用来测量颗粒粒径和浓度。由于在测量原理和结构上非常简单,这种方法可用来实现在线、实时测量。本文对Gregory提出的模型讨论,指出其中不足之处并提出一种新的数据处理模型。模拟计算和实测表明,新的模型在颗粒粒径范围和浓度范围均有扩展。

透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量技术

设计了一种新的透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量装置,采用一束线光束作为入射光照射颗粒,一维线阵CCD传感器与线光束对应放置作为透射光的探测器,通过对接收的光信号作相关处理得到透过率起伏频谱.对透过率起伏频谱做了数值计算,同时也实现了TFS-SC在实验上的测量,从透过率起伏频谱中获得了颗粒粒径及浓度信息.实验结果表明:透过率起伏频谱空间相关法不受流场影响.

基于带通滤波器的透射率起伏信号频谱特征

透射率起伏频谱测粒技术是根据透射光起伏信号的频谱特征发展起来的一种新的颗粒测量方法,可用于实时在线测量。研究基于一阶带通滤波器的透射率起伏信号的频谱特征,重点分析带通滤波器带宽因子对透射率起伏频谱及其反演结果的影响。同时还考虑了无因次光束直径对透射率频谱的影响。结果表明选择较小的带宽因子α有利于提高测量结果的颗粒粒径分辨率,但是带宽因子α过小会降低透射率起伏频谱的强度从而导致测量产生误差;反之,选择较大的带宽因子α有利于获得较强的透射率起伏频谱信号,但是带宽因子α过大会降低测量结果的颗粒粒径分辨率。

基于二阶滤波器的消光起伏谱颗粒测量结果

消光起伏频谱法是一种新的测量两相流系统中颗粒粒径分布和浓度的方法,装置简单,操作方便,适合实时、在线测量。采用二阶低通滤波器对起伏的透射率信号分析,得到消光起伏频谱实验数据,并利用改进的Chahine循环方法计算得到颗粒的粒径分布和浓度信息。重点讨论高浓度情况,包括对特征函数频率响应的修正和对其阶高修正两个方面,得到修正参量并运用到反演算法中从而得到正确的测量结果。测量结果表明,通过高浓度修正,消光起伏频谱法可以在很大的颗粒浓度动态范围得到合理的测量结果,其可测颗粒最大体积分数视颗粒的大小而定。

消光起伏光谱法高浓度效应的模拟计算

消光起伏光谱法(TFS)是最近发展起来的颗粒测量技术,它可以同时测量颗粒粒径分布和浓度,并可用来进行在线、实时测量。在频率域内对透过率起伏信号进行频谱分析,信号分析系统采用品质因数为0.707的二阶低通滤波器。通过模拟计算得到有关单层与多层颗粒系统的归一化差值函数经验表达式,由此分析颗粒系统的高浓度效应(包括颗粒交叠效应和层结构)对消光起伏光谱的影响。结果表明,高浓度效应与颗粒系统的浓度、层数及光束-颗粒直径比Λ都有关系,它对消光起伏光谱特征函数的影响主要体现在频谱移动和阶高变化两个方面:一般来讲,消光起伏光谱的频率响应主要受颗粒交叠响应的影响,表现为向低频区移动;而消光起伏光谱特征函数的阶高则同时受层结构和颗粒交叠效应影响。

无限细光束中透射起伏时间相关频谱法高浓度效应的模拟

时间或空间相关透射起伏频谱法是近年发展起来的一种新的颗粒测量方法,它可同时测量颗粒粒径分布和浓度,并可用来进行在线、实时测量。研究表明,随着浓度增大,逐渐增强的高浓度效应会导致测量值越来越严重地偏离理论值。本文采用模拟计算方法讨论无限细光束照射下的时间相关透射起伏频谱法高浓度效应并给出部分实验验证。分析表明,无限细光束照射时的透射起伏相关频谱主要受到层结构效应的影响,颗粒交叠效应不明显,表明为随着颗粒浓度增大,转换函数(特征函数)逐渐偏离低浓度理论值并向无因次相关时间小的方向移动,阶高始终保持不变。

透过率起伏相关频谱法测量两相流场中颗粒速度、粒径分布和体积分数

两相流中颗粒的运动速度、粒径分布和体积分数是非常重要的参数。本文介绍了一种基于透过率起伏相关频谱测试技术的光学测量装置,并采用该装置实现了颗粒运动速度、粒径分布和体积分数的同时测量。该测试装置具有结构简单、易实现和便于安装维护等特点,有望应用于两相流的在线实时测量。实验结果与标称直径、其他测量方法所得结果相符并具有较好的重复性,证明了测试装置的可行性。