一种粒子尺寸的测量方法技术

本发明专利技术适用于风洞试验技术领域，提供了一种粒子尺寸的测量方法，包括步骤S10：打开全部光敏环进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；否则，继续步骤S30；步骤S30：进行第i次降噪处理，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；否则，令i=i+1，重复步骤S30。通过本发明专利技术可对粒子尺寸分布曲线进行有效降噪处理，避免误差。避免误差。避免误差。

【技术实现步骤摘要】
一种粒子尺寸的测量方法


[0001]本专利技术属于风洞试验
，尤其是涉及一种粒子尺寸的测量方法。

技术介绍

[0002]在众多的粒子尺寸测量方法中，应用最为广泛的是马尔文法。马尔文粒子分析系统测量操作便捷，测试可靠、精度高、重复性好，是粒子尺寸分布和平均直径测量的首选测试仪器。
[0003]目前使用最为广泛的马尔文粒度仪由英国的马尔文仪器有限公司（Malvern Instrument Ltd）开发制造，其主要包括发射器、接收器、光具座和Spraytec系统软件平台。该设备基于大量运动粒子对单色平行光的多源弗琅荷费（Fraunhofer）衍射，能够实时、准确、可重复地测量喷雾粒子尺寸分布。测量过程中，当发射器发出的平行单色激光垂直照向喷雾场时，由于粒子对光的折射、吸收和衍射，使得光线向其它方向偏转。其中光折射部分由于粒子粒子直径（以下简称：粒径）小，折射角大，而衍射部分的光器散射角小。因此，在平行光束附近的散射光主要由衍射产生，通过分析光照射方向上散射信号所产生的衍射效应沿径向的分布，即可得到粒子尺寸的统计分布。由于实际喷雾场中的粒子尺寸是不均匀的，通过Fraunhofer衍射效应就会形成众多的同心干涉条纹光环，每个光环的条纹间距对应某一直径下的一组粒子。马尔文粒度仪的接收器内通常含有31个同心的半圆光敏环，这些半圆光敏环由内向外分层布置，通过它对迭加在一起的同心干涉条纹光环进行分检和光电转换，每个光敏环对某一特定粒子直径的干涉条纹光环能量最敏感，这些光敏环组合在一起就可以测量不同粒子尺寸下干涉条纹的能量谱分布，继而通过计算机计算获得粒子的尺寸分布。
[0004]目前，我国大型结冰风洞使用马尔文粒度仪开展风洞喷嘴的地面测试工作，然而在测试中发现，在粒子尺寸分布结果图中往往会出现噪音信号。噪音信号的存在，使得马尔文粒度仪测出的粒子尺寸分布严重偏离实际分布，并导致喷雾粒径特征参数（例如Dv
10
、Dv
50
、Dv
90
）偏大。
[0005]综上所述，本专利技术所要解决的技术问题如下：1.现有技术中均以马尔文粒度仪测量得到的粒子尺寸分布作为实际的粒子尺寸分布，还没有研究者发现马尔文粒度仪测试得到的粒子尺寸分布结果中存在噪音信号，也无法辨别粒子尺寸分布结果中是否存在噪音信号，更不会发现该噪音信号对测量结果影响较大；2.现有技术中，马尔文粒度仪测试得到的粒子尺寸分布结果中经常出现噪音信号，这些噪音信号的存在使得马尔文粒度仪测试得到的粒子尺寸分布结果严重偏离实际分布，同时粒径特征参数偏大，从而影响后续试验结果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种粒子尺寸的测量方法，通过该方法，可对粒子尺寸分布
结果图中的噪音信号进行降噪处理，从而有效避免由噪音信号对粒子尺寸测量结果引起的误差。
[0007]本专利技术提供了一种粒子尺寸的测量方法，包括以下步骤：步骤S10：打开马尔文粒度仪上的全部光敏环，进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若初始粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若初始粒子尺寸分布曲线不连续，进行第1次降噪处理，继续步骤S30；步骤S30：进行第i次降噪处理，其中，i为整数且i≧1，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若第i次粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若第i次粒子尺寸分布曲线不连续，则令i=i+1，重复步骤S30。
[0008]进一步的，步骤S30中，在得到第i次粒子尺寸分布曲线后，继续步骤S31：根据第i次粒子尺寸分布曲线计算得到第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线，根据第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线计算得到第i次平均相对误差MAD
i
；判断第i次平均相对误差MAD
i
是否小于预设阈值；若第i次平均相对误差MAD
i
小于预设阈值，则第i次粒子尺寸分布曲线为实际粒子尺寸分布曲线；若第i次平均相对误差MAD
i
大于等于预设阈值，则令i=i+1，重复步骤S31。
[0009]进一步的，步骤S31中，所述第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线的计算公式为，其中，D
i
为第i次粒子尺寸分布的粒子直径，V
ic
′
为第i次罗辛
‑
拉姆勒分布中直径小于粒子直径D
i
时粒子的累计体积百分率，D
i0
为第i次粒子尺寸分布中累计体积百分率为63.21%时的粒子直径，k
i
为第i次粒子尺寸分布的分布参数。
[0010]进一步的，所述第i次粒子尺寸分布的分布参数，其中，V
ic
为第i次粒子尺寸分布中直径小于粒子直径D
i
时粒子的累计体积百分率。
[0011]进一步的，第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线位于同一坐标系。
[0012]进一步的，步骤S31中，所述第i次平均相对误差，其中，RD
in
为第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差，n为整数且n≧3。
[0013]进一步的，所述特征粒径包括基础特征粒径Dv
in
和拟合特征粒径Dv
in
′
，所述第i次降噪处理时第n个特征粒径的相对误差。
[0014]进一步的，第i次粒子尺寸分布曲线上的基础特征粒径和第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线上的拟合特征粒径在第n个特征粒径上的累计体积百分率相同，第i次粒子尺寸分布曲
线上相邻基础特征粒径之间或第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线上相邻拟合特征粒径之间的累计体积百分率的差值相同。
[0015]进一步的，第i次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最大的光敏环直径为R
i
，第i+1次降噪处理时所有新增关闭的光敏环中直径最小的光敏环直径为r
i+1
，R
i
<r
i+1
。
[0016]进一步的，当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线上存在至少两个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线不连续，所述第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线不连续；当所述初始粒子尺寸分布曲线上或所述第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线上仅存在一个峰值时，所述初始粒子尺寸分布曲线连续，所述第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线连续。
[0017]综上所述，本专利技术至少能够实现如下技术效果：1.本专利技术通过观察初始粒子尺寸分布曲线的连续性，判断初始粒子尺寸分布曲线中是否存在噪音信号，进而判断是否需要对原始粒子尺寸分布曲线进行降噪处理；2.本专利技术通过对第i次粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10：打开马尔文粒度仪上的全部光敏环，进行粒子尺寸测量，得到初始粒子尺寸分布曲线；步骤S20：判断初始粒子尺寸分布曲线是否连续，若初始粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若初始粒子尺寸分布曲线不连续，进行第1次降噪处理，继续步骤S30；步骤S30：进行第i次降噪处理，其中，i为整数且i≧1，关闭部分光敏环，得到第i次粒子尺寸分布曲线，判断第i次粒子尺寸分布曲线是否连续；若第i次粒子尺寸分布曲线连续，则得到实际粒子尺寸分布曲线；若第i次粒子尺寸分布曲线不连续，则令i=i+1，重复步骤S30。2.如权利要求1所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，步骤S30中，在得到第i次粒子尺寸分布曲线后，继续步骤S31：根据第i次粒子尺寸分布曲线计算得到第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线，根据第i次粒子尺寸分布曲线和第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线计算得到第i次平均相对误差MAD
i
；判断第i次平均相对误差MAD
i
是否小于预设阈值；若第i次平均相对误差MAD
i
小于预设阈值，则第i次粒子尺寸分布曲线为实际粒子尺寸分布曲线；若第i次平均相对误差MAD
i
大于等于预设阈值，则令i=i+1，重复步骤S31。3.如权利要求2所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，步骤S31中，所述第i次罗辛
‑
拉姆勒分布曲线的计算公式为 ，其中，D
i
为第i次粒子尺寸分布的粒子直径，V
ic
′
为第i次罗辛
‑
拉姆勒分布中直径小于粒子直径D
i
时粒子的累计体积百分率，D
i0
为第i次粒子尺寸分布中累计体积百分率为63.21%时的粒子直径，k
i
为第i次粒子尺寸分布的分布参数。4.如权利要求3所述的一种粒子尺寸的测量方法，其特征在于，所述第i次粒子尺寸分布的分布参数，其中，V
ic
为第i次粒子尺寸分布中直径小于粒子直径D...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈舒越，郭向东，罗英杰，孙才国，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：