高温环境气固两相流多参数测量装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107941667A(43)申请公布日2018.04.20(21)申请号201711072025.2(51)Int.Cl.(22)申请日2017.11.03G01N15/06(2006.01)G01N15/00(2006.01)(71)申请人中国神华能源股份有限公司G01N21/31(2006.01)地址100011北京市东城区安外西滨河路G01N21/359(2014.01)22号神华大厦G01N21/3504(2014.01)申请人北京国华电力有限责任公司G01K7/02(2006.01)神华国华（北京）电力研究院有限公司江苏国华陈家港发电有限公司上海理工大学(72)发明人谢建文温武斌杨飞杨斌刘海峰平力郭浩然陈允驰(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283代理人李健黄志兴权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称高温环境气固两相流多参数测量装置和方法(57)摘要本发明公开了一种高温环境气固两相流多参数测量装置和方法，包括用于采集辐射光信号的测量探针部(1)、用于分析所述辐射光信号的光谱特征的光谱探测部(2)和用于将所述光谱特征处理为相应参数的信号处理部(4)，在所述测量探针部(1)和所述光谱探测部(2)之间设置有用于将所述辐射光信号分为多束辐射光信号的分光透镜(23)，所述光谱探测部(2)包括多个光谱分析单元，以使各所述光谱分析单元一一对应地接收并分析各束所述辐射光信号的光谱特征。利用该高温环境气固两相流多参数测量装置和方法仅通过采集锅炉炉膛及高温烟道内辐射光信号就能够进行多参数的测量。CN107941667ACN107941667A权利要求书1/2页1.高温环境气固两相流多参数测量装置，其特征在于，包括用于采集辐射光信号的测量探针部(1)、用于将所述辐射光信号处理为光谱信号的光谱探测部(2)和用于根据预先建立的拟合目标模型将所述光谱信号处理为高温环境气固两相流参数的信号处理部(4)，其中，所述高温环境气固两相流参数中至少包括颗粒辐射率参数、颗粒温度参数、颗粒辐射强度参数、颗粒浓度参数和三原子气体浓度参数。2.根据权利要求1所述高温环境气固两相流多参数测量装置，其特征在于，在所述测量探针部(1)和所述光谱探测部(2)之间设置有用于将所述辐射光信号分为多束辐射光信号束的分光透镜(23)，所述光谱探测部(2)包括多个光谱分析单元，以使各所述光谱分析单元一一对应地接收并处理各所述辐射光信号束，并将各所述辐射光信号束处理为多个不同波段的光谱信号。3.根据权利要求2所述高温环境气固两相流多参数测量装置，其特征在于，所述光谱分析单元有两个且分别为可见波段光谱分析单元(21)和近红外波段光谱分析单元(22)。4.根据权利要求2所述高温环境气固两相流多参数测量装置，其特征在于，所述光谱分析单元包括通过光纤连接的第二准直器和光谱分析元件，所述第二准直器用于接收所述分光透镜(23)传递出的辐射光信号束，所述光谱分析元件与信号处理部(4)连接。5.根据权利要求2-4中任意一项所述高温环境气固两相流多参数测量装置，其特征在于，所述高温环境气固两相流多参数测量装置还包括第一准直器(16)，所述测量探针部(1)与所述第一准直器(16)连接，以将辐射光信号输送给所述分光透镜(23)。6.高温环境气固两相流多参数测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：采集高温目标区域的辐射光信号；将所述辐射光信号转化为可见波段光谱信号；根据所述可见波段光谱信号求解预先建立的拟合目标模型，得到所述高温环境气固两相流参数，其中，所述高温环境气固两相流参数中至少包括颗粒辐射率参数、颗粒温度参数、颗粒辐射强度参数和颗粒浓度参数。7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，在所述根据所述可见波段光谱信号求解预先建立的拟合目标模型之前，所述测量方法还包括：基于普朗克定律建立辐射波长λ与辐射强度Eλ的关系等式；根据所述辐射波长λ与辐射强度Eλ的关系等式及参数拟合法，建立所述拟合目标模型f(ε′)，如公式一所示：在公式一中，Eλ为颗粒辐射强度参数；ε为颗粒辐射率参数，且ε′＝1/ε；C1和C2均为辐射常量；λ为所述可见波段光谱信号的波长；T为颗粒温度参数；yi是可见波段光谱信号的实际测量辐射强度值；k为常数。8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述可见波段光谱信号求解预先建立的拟合目标模型，包括：根据所述可见波段光谱信号，获取该可见波段光谱信号的波长λ及可见波段光谱信号的实际测量辐射强度值yi，根据所述的光谱分析单元对光谱信号波段的响应特性，对所述2CN107941667A权利要求书2/2页的实际测量辐射强度值yi进行标定分析得到实际辐射强度值yi’；对所述拟合目标模