Устройство для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники к оптическим устройствам контроля параметров взвешенных в газовом потоке микрочастиц, и может быть использовано в энергетике при определении температуры микрочастиц, например угольных частиц, в процессе горения. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства. Среду с исследуемыми частицами просвечивают световым пучком эталонного источника 1. Фотоприемник 5 региструет вызванные попаданием в зондирующий пучок флуктуации суммарного светового потока прошедшего зондирующего излучения и термического излучения частиц. Сигнал флуктуаций анализируется блоком 7, где определяется третий момент флуктуаций сигнала. Находится зависимость третьего момента флуктуаций от изменяемой температуры эталонного источника 1. Определяется температура эталонного источника 1, при которой третий момент флуктуаций обращается в нуль. Эта температура отождествляется с температурой частиц. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 J 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4618835/31-25 (22) 13.12.88 (46) 30.12,90. Бюл, ¹ 48 (71) Институт проблем энергосбережения

АН УССР (72) И,А.Вольчин, С,И.Крывошеев, В.Н,Макарчук и С.В.Марущак (53) 66.063.62(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 501300, кл. G 01 J 5/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N t543248, кл, G 01 J 5/52, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ В

ГАЗОВОМ ПОТОКЕ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оптическим устройствам контроля параметров взвешенных в газовом потоке микрочастиц, и может быть использовано в

„„Я3 „„1б17312 А1 энергетике при определении температуры микрочастиц, например угольных частиц, в процессе горения, Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства. Среду с исследуемыми частицами просвечивают световым пучком эталонного источника 1. Фотоприемник 5 регистрирует вызванные попаданием в зондирующий пучок флуктуации суммарного светового потока прошедшего зондирующего излучения и термического излучения частиц. Сигнал флуктуаций анализи руется блоком 7, где определяется третий момент флуктуаций сигнала. Находится зависимость третьего момента флуктуации от изменяемой температуры эталонного источника 1. О и ределяется температура эталонного источника

1, при которой тре1ий момент флуктуаций обращается в нуль. Эта температура отождествляется с температурой частиц. 2 ил.

1617312

Изобретение относится к контрольно: измерительной технике, в частности к опти,ческим устройствам контроля параметров взвешенных частиц в газовом по-оке, и мо, жет быть использовано для определения (, температуры микрочастиц, например уголь, ных частиц, в процессе горения, Цель изобретения — повышение точно, сти и быстродействия.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке; на (фиг.2 — зависимость величины третьего момента результирующего электрического ! сигнала от яркостной температуры эталонного источника.

Устройство содержит эталонный источник 1 зондирующего светового излучения с блоком питания, формирующие элементы 2, оптическую камеру 3 с оптическими окнами

4, фотоприемник 5, усилитель 6, блок 7 определения третьего момента флуктуаций электрического сигнала. На фиг,1 показаны также исследуемые частицы 8, Устройство работает следующим образом, Излучение эталонного источника 1 зондирующего светового излучения попадает через формирующие оптические элементы 2 и оптическое окно 4 в оптическую камеру 3, в которой происходит частичное ослабление эталонного излучения частицами 8 движущейся газовзвеси. Суммарное излучение частиц 8 и эталонного источника 1, просвечивающего движущуюся газовзвесь, проходит через оптическое окно 4 и попадает на входное окно фотоприемника 5, преобразующего световой поток в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 6.

Усиленный переменный сигнал, вызванный флуктуациями светового потока, с выхода усилителя 6 поступает на вход блока 7 определения третьего момента флуктуаций электрического сигнала, 8ыходной сигнал с этого блока поступает на управляющий вход эталонного источника 1, изменяя его температуру до достижения нуля третьего момента флуктуаций электрического сигнала. Эту температуру отождествляют с искомой температурой исследуемых частиц, Сущность изобретения состоит в том, что для определения температуры частиц движущейся газовзвеси используют связь третьего момента,из (Ф) флуктуаций потока излучения частиц движущейся газовзвеси со средней интенсивностью Ip собственного излучения частиц и интенсивностью Ip излучения эталонного источника зондирующего излучения.

N(i)

Зл <) (>()=»(()-<»=S (X (3) — N + (, (N (Ц (т ) )) .

Третий момент флуктуаций потока излучения частиц движущейся газовзвеси при просвечивании ее эталонным источником выражается через куб величины { д Ф(t))з, усредненный во времени рз(Ф) =(дФ(1)) (4) При раскрытии скобок в уравнении (4) можно получить окончательное выражение

45 ((&) =-8 (аез((ы) (Ip Ip) + (5) +N (з()р)+3 ((р- lp) наг(р «ar N ), 50 где (< a(N) = (N(<) - N) — третнн центральный момент числа частиц в поле зрения фотоприемника; р з(!р) = (!р — 1р) — третий центральный момент интенсивности собственного излуненна насти

varN = (N(t) — Й) — дисперсия числа час-г тиц в поле зрения (отоприемника;

vari p = (Ip(— Ip) — дисперсия интенсивности собственного излучения частиц.

При пересечении частицами движущейся газовзвеси светового пучка эталонного источника часть светового пучка ослабляется частицами. Поэтому поток излучения

Ф (t), регистрируемый фотоприемником в момент времени t, состоит из собственного излучения частиц и прошедшей части излучения эталонного источника и имеет следующий вид

10 N(t)

Ф(т) ее S Z 1р)+ lp (Зо- S N(t)), (1)

I=1 где N(t) — число частиц в поле зрения фотоприемника в момент времени t;

lp(— интенсивность излучения 1-й частицы;

S — площадь отдельной частицы;

Sp — площадь поля зрения фотоприемника.

Усреднив по времени уравнение (1), получают выражение для среднего значения потока излучения

Ф(а)= S ip N+ lp (Sp — S N), (2) где N — среднее число частиц в поле зрения фотоприемника, Отклонение значения потока излучения

Ф(т) от среднего Ф равно

1617312

/l3(rb) =S (gag(N) (Ip Io) + (6)

+ 3 (Ip — 1, ) var lp var N ) или из(ф) =Sз (р —,) (из(N) (i,— I.) +

+3 var Ip var N ), (7) Третий центральный момент числа частиц в поле зрения фотоприемника все да неотрицателен, поскольку при малых значениях N числа частиц в поле зрения фотоприемника подчиняется распределению

Интенсивность излучения частиц определяется совокупным воздействием многих факторов, таких как лучистый теплообмен между стенками реактора и частицами. столкновения частиц, конвективный обмен частиц с газами, протекание гетерогенных химических реакций, Одновременное воздействие большого числа независимых случайных возмущений приводит согласно центральной предельной теореме к нормальному закону распределения интенсивности собственногО излучения частиц в анализируемом объеме, для которого третий момент равен нулю ,и з(р) = О, Следовательно, формула (5) для нормального закона распределения интенсивности собственнога излучения частиц принимает вид

Пуссона, для которогорз(й) =varN = N. а при больших значениях числа частиц в поле зрения фотоприемника распределение стремится к нормальному, для которого,из(й) =

5 =О. Следовательно, последний сомножитель в формуле(7) всегда больше или равен нулю, и знак,из (Ф целиком определяется знаком разности lp Io, а при равенстве Ip = Ip третий момент флуктуаций потока излуче10 ния частиц движущейся газовзвеси п ри просвечивании ее эталонным источником равен нулю. Поэтому, при достижении нуля третьего момента рз (Ф) отождествляют яркостную температуру частиц движущейся газовзвеси с яркостной температурой эталонного источника.

Формула изобретения

Устройство для определения темпера20 туры взвешенных частиц в газовом потоке, содержащее соединенный с блоком питания эталонный источник зондирующего светового излучения, на оптической оси которого последовательно размещены формирующие оптические элементы, оптическая камера с исследуемой газовой средой и фотоприемник, выход которого через усилитель соединен с блоком обработки сигналов, отл ича ю щеес ятем,что,с целью повышения точности и быстродействия, блок обработки сигналов выполнен в виде блока определения третьего момента флуктуаций электрического сигнала, при этом выход этого блока соединен с управляющим входом блока питания эталонного источника зондирующего светового излучения.

1617312 о (" р с ъ ! 1

Составитель P.ÈâàíoB

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор И.Касарда

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4113 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Устройство для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке Устройство для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке Устройство для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке Устройство для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплофизике и, в частности, к измерению теплофизических свойств материалов

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью оптических средств

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть использовано в энергетических машинах и аппаратах, космической технике, при исследовании свойств покрытий

Изобретение относится к технике сварочных работ, к средствам измерения температур.точек поверхностей обрабатываемых изделий с использова-

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к технике измерения интенсивности теплового радиоизлучения объектов, и может быть использовано в медицинской практике

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к пирометрии

Изобретение относится к области пирометрии

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к яркостной пирометрии, и может быть использовано в пирометрических и тепловизионных системах на базе интегральных фотодиодных и ПЗС-камер
Наверх