本申请涉及颗粒两相流中颗粒相粒径测量技术领域，特别是涉及一种测量管内颗粒粒径方法，通过获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；根据散射系数得到被测颗粒的粒径。本申请采用多个不同角度设置的超声换能器接收被测颗粒散射后的散射信号，有效解决了单个换能器接收信号弱、获取有效信息少的技术问题。息少的技术问题。息少的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种测量管内颗粒粒径方法、装置和计算机设备
[0001]本申请涉及颗粒两相流中颗粒相粒径测量
，特别是涉及一种测量管内颗粒粒径方法、装置和计算机设备。
技术介绍
[0002]颗粒两相流中颗粒粒径的测量在能源利用、材料制备、化工过程、医药及食品安全生产等诸多领域中具有非常重要的科学意义。目前，颗粒两相流中颗粒粒径测量方法主要有光学法、电容层析成像法、静电法和图像法等。然而这些方法在工业现场的实际应用中都存在一定的局限性。例如，光学法仪器昂贵，在复杂工业现场易损坏的特点阻碍了其大规模应用；电学法的应用也受到了限制，因为其测量的材料必须要有特定的电学性能。
[0003]近年来超声法因其方向性好、在介质中传播能力强、频率范围宽、非接触在线测量等特点越来越受到人们的重视。但在某些特定场合，基于超声透射衰减法的粒径测量无法满足一对超声换能器的布置，且浓度较高或传播距离较长时，超声换能器接收信号弱、信噪比低，很难得到用于颗粒两相流中颗粒粒径计算的超声透射信号。另外，高浓度下颗粒后向散射比较均匀且占主要地位，不同粒径的散射声压随换能器接收角度变化敏感。
[0004]如何解决换能器接收信号弱、获取有效信息少的技术问题，是本领域技术人员丞待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种测量管内颗粒粒径方法、换能器和计算机设备。
[0006]第一方面，本申请提供了一种测量管内颗粒粒径方法，包括：
[0007]获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；
[0008]根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；
[0009]根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；
[0010]根据散射系数得到被测颗粒的粒径。
[0011]在其中一个实施例中，获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，包括：
[0012]第一方向为被测颗粒的侧向90度；
[0013]第二方向为被测颗粒的后向120度
‑
150度内任意角度；
[0014]第三方向为被测颗粒的后向180度。
[0015]在其中一个实施例中，根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号
强度，包括：
[0016]固体颗粒散射声压计算公式：
[0017][0018]其中，j
l
和n
l
分别为第一类和第二类球Bessel函数，k
i
为入射声波波数，r为接收点距离，P
l
是勒让德多项式，A
n
为散射系数。
[0019]在其中一个实施例中，根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数，包括：
[0020]γ＝α1*α2[0021]其中，γ为散射系数，α1为第一比值，α2为第二比值。
[0022]在其中一个实施例中，根据散射系数得到被测颗粒的粒径，包括：
[0023]γ＝hR2+gR+k
[0024]其中，γ为散射系数，R为粒径，h、g和k为常数。
[0025]在其中一个实施例中，获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号之前，还包括：
[0026]通过前置放大器对触发脉冲进行功率放大。
[0027]在其中一个实施例中，第一超声散射信号为第一换能器采集，第二超声散射信号为第二换能器采集，第三超声散射信号为收发一体的超声波聚焦换能器。
[0028]第二方面，本申请还提供了一种测量管内颗粒粒径装置，测量管内颗粒粒径装置包括：
[0029]获取单元，用于获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；
[0030]散射信号强度分析单元，用于根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；
[0031]散射系数分析单元，根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；
[0032]颗粒粒径分析单元，用于根据散射系数得到被测颗粒的粒径。
[0033]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0034]获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；
[0035]根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；
[0036]根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；
[0037]根据散射系数得到被测颗粒的粒径。
[0038]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0039]获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；
[0040]根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；
[0041]根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；
[0042]根据散射系数得到被测颗粒的粒径。
[0043]上述一种测量管内颗粒粒径方法，通过获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；根据第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；根据第一散射信号强度和第三散射信号强度的第一比值，与第二散射信号强度和第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；根据散射系数得到被测颗粒的粒径。本申请采用多个不同角度设置的超声换能器接收被测颗粒散射后的散射信号，计算不同角度散射信号强度的比值，根据比值求解被测两相体系的散射系数。结合蒙特卡罗模型预测结果建本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测量管内颗粒粒径方法，其特征在于，所述测量管内颗粒粒径方法包括：获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号；根据所述第一超声散射信号、所述第二超声散射信号和所述第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度；根据所述第一散射信号强度和所述第三散射信号强度的第一比值，与所述第二散射信号强度和所述第三散射信号强度的第二比值得到散射系数；根据所述散射系数得到所述被测颗粒的粒径。2.根据权利要求1所述的测量管内颗粒粒径方法，其特征在于，所述获取被测颗粒散射后的第一方向、第二方向和第三方向上的第一超声散射信号、第二超声散射信号和第三超声散射信号，包括：所述第一方向为所述被测颗粒的侧向90度；所述第二方向为所述被测颗粒的后向120度
‑
150度内任意角度；所述第三方向为所述被测颗粒的后向180度。3.根据权利要求1所述的测量管内颗粒粒径方法，其特征在于，所述根据所述第一超声散射信号、所述第二超声散射信号和所述第三超声散射信号，通过Faran声散射理论得到第一散射信号强度、第二散射信号强度和第三散射信号强度，包括：固体颗粒散射声压计算公式：其中，j
l
和n
l
分别为第一类和第二类球Bessel函数，k
i
为入射声波波数，r为接收点距离，P
l
是勒让德多项式，A
n
为散射系数。4.根据权利要求1所述的测量管内颗粒粒径方法，其特征在于，所述根据所述第一散射信号强度和所述第三散射信号强度的第一比值，与所述第二散射信号强度和所述第三散射信号强度的第二比值得到散射系数，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玉宇，孟磊，刘万里，梁秀广，张国柱，白玉勇，杜明生，彭思伟，
申请(专利权)人：大唐环境产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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