本發(fā)明涉及監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于光脈動的便攜式顆粒流動檢測儀。
背景技術(shù):
顆粒是指在一定尺寸范圍內(nèi)具有特定形狀的幾何體,可以是固體、液體也可以是氣體,如煤粉,汽輪機中的液滴,大氣中的粉塵,河流中的泥沙等。兩相體系中顆粒粒徑對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)如能源、環(huán)境、材料、生物、化工等領(lǐng)域有及其重要的意義。生產(chǎn)過程中具有合適粒徑的顆粒不僅可以提高生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品質(zhì)量還可以節(jié)約能源,減少污染排放。但由于多相流流動狀態(tài)本身的復(fù)雜性,現(xiàn)有的技術(shù)手段還遠(yuǎn)不能滿足多相流研究和工業(yè)發(fā)展的需要,因此,在當(dāng)前的多相流測量領(lǐng)域還未能獲得令人十分滿意的結(jié)果。
目前國內(nèi)外應(yīng)用于粒度測量的儀器和方法主要有以下幾種:
(1)激光粒度儀:建立在激光散射理論上,利用顆粒對光的散射(衍射)現(xiàn)象測量顆粒大小,即光在行進(jìn)過程中遇到顆粒(障礙物)時,會有一部分偏離原來的傳播方向;顆粒尺寸越小,偏離量越大;顆粒尺寸越大,偏離量越小。
(2)顆粒圖像處理儀:建立在顯微鏡方法與數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上,是用顯微鏡放大顆粒,然后通過數(shù)字?jǐn)z像機和計算機數(shù)字圖像處理技術(shù)分析顆粒大小和形貌的儀器,能給出不同等效原理(如等面積圓、等效短徑等)的粒度分布,能直接觀察顆粒分散狀況、粉體樣品的大致粒度范圍、是否存在低含量的大顆?;蛐☆w粒情況等等。
(3)庫爾特(電阻法)顆粒計數(shù)器:建立在小孔電阻原理上,根據(jù)顆粒在通過一個小微孔的瞬間,占據(jù)了小微孔中的部分空間而排開了小微孔中的導(dǎo)電液體,使小微孔兩端的電阻發(fā)生變化的原理測試粒度分布的。小孔兩端的電阻的大小與顆粒的體積成正比。當(dāng)不同大小的粒徑顆粒連續(xù)通過小微孔時,小微孔的兩端將連續(xù)產(chǎn)生不同大小的電阻信號,通過計算機對這些電阻信號進(jìn)行處理就可以得到粒度分布了。
(4)沉降儀:依據(jù)顆粒的沉降速度作等效對比,所測的粒徑為等效沉速徑,即用與被測顆粒具有相同沉降速度的同質(zhì)球形顆粒的直徑來代表實際顆粒的大小。
(5)篩分法:一種最傳統(tǒng)的粒度測試方法,也是過去最常用的方法。它是使顆粒通過不同尺寸的篩孔來測試粒度的。篩分法分干篩和濕篩兩種形式,可以用單個篩子來控制單一粒徑顆粒的通過率,也可以用多個篩子疊加起來同時測量多個粒徑顆粒的通過率,并計算出百分?jǐn)?shù)。
根據(jù)上訴方法雖然可以對顆粒的粒徑進(jìn)行測量,但其存在以下缺點:激光粒度儀分辨率低,不宜測量粒度均勻性很好的粉體。顆粒圖像處理儀操作比較麻煩,結(jié)果易受操作人員影響,不宜測量分布范圍寬的樣品。庫爾特(電阻法)顆粒計數(shù)器易堵孔,動態(tài)范圍小,約1:20并且對測量介質(zhì)的潔凈度要求高。沉降儀操作復(fù)雜,易受環(huán)境溫度影響,重復(fù)性較差。篩分法不能用于40um以下的樣品,結(jié)果受人為因素和篩孔變形影響較大。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點,提供一種基于光脈動的便攜式顆粒流動檢測儀。
為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種基于光脈動的便攜式顆粒濃度檢測儀,包括機體,機體包括前外殼、后外殼、前蓋、光源器件和光電接收元件,機體內(nèi)置放大電路及單片機,光源器件和光電接收元件分別固定在前外殼、后外殼內(nèi),在前外殼上通過螺釘固定有滑塊,在后外殼上通過螺釘固定有導(dǎo)軌,且導(dǎo)軌延伸至前外殼內(nèi),所述前蓋安裝于導(dǎo)軌上與前外殼相連,并通過滑塊卡??;在前蓋上安裝有顯示器,顆粒通過光源器件發(fā)出的光時,光線通過顆粒流場后,其光強發(fā)生變化,并經(jīng)光電接收元件所檢測,再經(jīng)過放大電路處理,得到直觀的電壓信號,電壓信號進(jìn)入單片機后由所編的消光法的公式運算,將檢測的濃度、粒徑、速度信息在顯示器上顯示。
優(yōu)選的,所述光源器件為波長為650mm的半導(dǎo)體激光器。
優(yōu)選的,所述光電接收元件為硅光電二極管。
優(yōu)選的,所述放大電路中的運算放大器為低溫漂型放大器。
優(yōu)選的,所述單片機為mega328p單片機。
優(yōu)選的,放大電路中的運算放大器為低溫漂型放大器,用于放大接收的電信號。
優(yōu)選的,該檢測儀設(shè)有蓄電池安裝槽,采用蓄電池供電。
優(yōu)選的,所述導(dǎo)軌為相互平行的兩根導(dǎo)軌,兩根導(dǎo)軌與前蓋垂直連接,兩導(dǎo)軌上分別開設(shè)有兩條滑槽,用于檢測頭的水平伸縮,導(dǎo)軌為中空結(jié)構(gòu),其內(nèi)裝有導(dǎo)線,其兩側(cè)設(shè)有金屬片,并通過導(dǎo)線與光電接收元件和放大電路的電路板、單片機相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點:能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測并實時顯示顆粒濃度速度等流動信息,為工業(yè)生產(chǎn)提供有效保證??蓪崿F(xiàn)對任一流場的監(jiān)測,監(jiān)測范圍廣,適用能力強。能夠通過電壓信號直觀的表示顆粒具體通過狀態(tài),為工作人員調(diào)整生產(chǎn)狀態(tài)提供重要支持,整套系統(tǒng)成本低,安裝簡便,操作簡單,且容易維護。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為有顆粒與無顆粒通過時檢測的光強變化示意圖。
圖中:1-機體,2-光源器件,3-光電接收元件,4-光源外殼,5-接收元件外殼,6-滑塊,7-導(dǎo)軌,8-前蓋,9-顯示器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
如圖1所示,一種基于光脈動的便攜式顆粒濃度檢測儀,包括機體1,機體1包括前外殼4、后外殼5、前蓋8、光源器件2和光電接收元件3,機體1內(nèi)置放大電路及單片機,在后外殼5開設(shè)有兩個光電接收元件3的安裝孔,且其兩側(cè)開有兩滑軌的組裝孔,在前外殼4上開設(shè)有兩個激光發(fā)射器的安裝孔,其兩側(cè)開設(shè)有兩滑軌的組裝孔,光源器件2和光電接收元件3分別固定在前外殼4、后外殼5內(nèi),在前外殼4上通過螺釘固定有滑塊6,在后外殼5上通過螺釘固定有導(dǎo)軌7,且導(dǎo)軌7延伸至前外殼4內(nèi),所述前蓋8安裝于導(dǎo)軌7上與前外殼4相連,并通過滑塊6卡住;在前蓋8上安裝有顯示器9,顆粒通過光源器件2發(fā)出的光時,光線通過顆粒流場后,其光強發(fā)生變化,并經(jīng)光電接收元件所檢測,再經(jīng)過放大電路處理,得到直觀的電壓信號,電壓信號進(jìn)入單片機后由所編的消光法的公式運算,將檢測的濃度、粒徑、速度信息在顯示器9上顯示。
本實施例中,所述光源器件2為波長為650mm的半導(dǎo)體激光器。
本實施例中,所述光電接收元件3為硅光電二極管。
本實施例中,所述放大電路中的運算放大器為低溫漂型放大器。
本實施例中,所述單片機為mega328p單片機。
本實施例中,放大電路中的運算放大器為低溫漂型放大器,用于放大接收的電信號。
本實施例中,該檢測儀設(shè)有蓄電池安裝槽,采用蓄電池供電。
本實施例中,所述導(dǎo)軌為相互平行的兩根導(dǎo)軌,兩根導(dǎo)軌與前蓋垂直連接,兩導(dǎo)軌上分別開設(shè)有兩條滑槽,用于檢測頭的水平伸縮,導(dǎo)軌為中空結(jié)構(gòu),其內(nèi)裝有導(dǎo)線,其兩側(cè)設(shè)有金屬片,并通過導(dǎo)線與光電接收元件和放大電路的電路板、單片機相連
本發(fā)明使用方法:先測得無顆粒通過時光強的變化情況,作為基準(zhǔn)值;在將顆粒置于流場中,光源器件2發(fā)射激光信號照射顆粒流場,其光強會發(fā)生變化,再由光電接收元件3接收經(jīng)過顆粒的光信號,并由放大電路對其進(jìn)行處理后,以電壓信號直觀表現(xiàn),進(jìn)而得到衰減后的光強,兩次測量獲得的光強信號如圖2所示,再由衰減前后的光強計算出顆粒粒徑、濃度等信息。
以上所述為本發(fā)明較佳實施例,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo),在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下,對實施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。