煤粉自由下落过程中的速度及粒径测量研究(4)

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颗粒粒径声波信号时间序列包含有丰富的信息。因此，需要借助一定的信号分析方法来剖析声波信号的性质[6]。现今较为成熟的信号分析方法主要有混沌分析、IVs分析、功率谱分析、小波包分析和小波分析，其中最为实用、简单的就属功率谱分析[6]。功率谱描述的是频域中时间序列的相关性的函数[6]。使用新型的声波法建立了声波法测定颗粒速度的，实现了颗粒速度快捷灵敏、准确可靠、安全环保的在线测量[6]。

图1.3[6] 声波法原理图

1.6.3 光角散射法测量气固两相自由射流中颗粒运动的速度

He-Ne激光器为光源，由激光器发射出的光束经过全反射镜折转，再经过焦距f1=-83.57mm的凹透镜扩束和焦距f2=146.05mm的透镜会聚成束腰直径为250μm的入射光束，以上的组成光学测量系统的发射部分，接收部分由接收透镜、精密可调狭缝以及GDB-333型光电增管组成[7]。

图1.4[7] 光学测量系统示意图

其测量系统的发射部分和接收部分将分别置于气固两相流试验台的测量室两侧,并支承在可两维（上下和左右）移动的刚性支架上,使该装置可以测量离喷嘴出口一定距离的射流截面上任意点的微粒运动速度[7]。

当单颗粒流经入射光束腰的时侯, 接收透镜将颗粒的散射光以1:1成象至可调狭处, 再照射到其后的光电倍增管上, 于是光信号就可以变换成电信号, 随后传输至示波器显示及记录[7]。

由于入射光是高斯光束, 故颗粒穿越此光束时的散射光信号在示波器上显示的波形亦近似呈高斯分布。由此波形起始和结束时的时间座标, 可求得微粒的渡越时间△t再过理论计算或实测确定微粒运动的距离, 即入射光束腰直径2wo，即可以求出颗粒运动速度[7]。

1.7 颗粒粒径的测量

煤粉颗粒粒径的测量有很多种，传统的颗粒粒径测量方法有筛分法、显微镜法、沉降法和库尔特法等[17]；光散射颗粒粒径测量方法有，全散射角散射法、衍射法、动态光散法等[10]。

1.7.1 筛分法

筛分法是颗粒粒径测量方法中历史最长、最常用的离线测量方法，它是借助人工或者机械振动装置，使用一定孔径的筛子将所测颗粒样品筛出多个粒级来，然后分别称重，最后求得质量分数来表示颗粒粒径的分布。筛分法可分为湿筛分和干筛分两种，按照不同的标准有不同的筛系，目前国际上通用的筛系有美国ASTM筛系、美国TYLES筛系、国际标准化组织ISO筛系、英国BS筛系、日本JIS筛系等[8]。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

筛分法测量主要使用于颗粒粒径较大的测量，范围为0.04～100㎜。筛分法的优点在于设备简单、操作方便、造价低廉，应用较为普遍；缺点是在操作过程中可能破坏颗粒，造成测量误差[8]。

1.7.2 显微镜法

显微镜法是唯一一个可以观察和测量单个颗粒粒径的方法。随着我国粒径测试的迅猛发展，从普通的光学显微镜、电子显微镜到显微图像分析仪，显微镜至今仍然广泛应用于颗粒粒度测试技术中[15]。显微镜法测定颗粒粒径的分布，首先要为镜下观测制作一个样本，然后再镜下观测以颗粒计数法讲某一确定范围内的颗粒用投影定向径表示其大小，并且记录下个数；对测定结果作分析整理，最后使用图像或分布函数来描述颗粒的粒径分布；对于显微图像分析仪，也需要制作观测样本，再通过显微镜放大，利用线性法扫描测量颗粒粒径大小，最后利用分析仪表绘制粒径分布频率和累计分布曲线等[15]。