Устройство для определения температуры взвешенных частиц в газовом потоке

)5 00135/ ЕИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем энергосбережения АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР 1 ч, кл. С 01 3 5/06, 1976.Авторское свидетельство СССР М 1543248, кл, 6 01 Л 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 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, Определяется температура эталонного источника 3 1, при которой тре 1 ий момент флуктуаций обращается в нуль. Эта температура отождествляется с температурой частиц, 2 ил,Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к опти,ческим устройствам контроля параметроввзвешенных частиц в газовом потоке, 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 температурывзвешенных частиц в газовом потоке; нафиг.2 - зависимость величины третьего момента результирующего электрическогосигнала от яркостной температуры эталонного источника.Устройство содержит эталонный источник 1 зондирующего светового излучения сблоком питания, формирующие элементы 2,оптическую камеру 3 с оптическими окнами4, фотоприемник 5, усилитель б, блок 7 определения третьего момента флуктуацийэлектрического сигнала. На фиг,1 показанытакже исследуемые частицы 8,Устройство работает следующим образом,Излучение эталонного источника 1 зондирующего светового излучения попадаетчерез формирующие оптические элементы 2и оптическое окно 4 в оптическую камеру 3,в которой происходит частичное ослабление эталонного излучения частицами 8 движущейся газовзвеси, Суммарное излучениечастиц 8 и эталонного источника 1, просвечивающего движущуюся газовзвесь, проходит через оптическое окно 4 и попадаетна входное окно фотоприемника 5, преобразующего световой поток в электрическийсигнал, поступающий на вход усилителя 6,Усиленный переменный сигнал, вызванныйфлуктуациями светового потока, с выходаусилителя б поступает на вход блока 7 определения третьего момента флуктуаций электрического сигнала, 8 ыходной сигнал сэтого блока поступает на управляющий входэталонного источника 1, изменяя его температуру до достижения нуля третьего момента флуктуаций электрического сигнала. Этутемпературу отождествляют с искомой температурой исследуемых частиц,Сущность изобретения состоит в том,что для определения температуры частицдвижущейся газовзвеси используют связьтретьего момента,из (Ф) флуктуаций потока излучения частиц движущейся газовзвеси со средней интенсивностью 1 рсобственного излучения частиц и интенсивностью 1 о излучения эталонного источника зондирующего излучения.При пересечении частицами движущейся газовзвеси светового пучка эталонногоисточника часть светового пучка ослабляется частицами. Поэтому поток излученияФ (1), регистрируемый фотоприемником вмомент времени 1, состоит из собственногоизлучения частиц и прошедшей части излучения эталонного источника и имеет следующий вид10 й(е)Ф(т) = 5 Х 1 р)+1 о(Зой, (1)где Й(т) - число частиц в поле зрения фотоприемника в момент времени т;1 р) - интенсивность излучения 1-й частицы;Я - площадь отдельной частицы;Яо - площадь поля зрения фотоприемника.Усреднив по времени уравнение (1),получают выражение для среднего значения потока излученияФ (т) = Я 1 рй + 1 о( Бо - ЯМ), (2)где Й - среднее число частиц в поле зренияфотоприемника,Отклонение значения потока излученияФ(т) от среднего 1 равноЧ ы зл г)г)т(1):ф 0)-г 1 т=й (й Ь- (3)- й н. . ( Й - ч ( т ). Третий момент флуктуаций потока излучения частиц движущейся газовзвеси при просвечивании ее эталонным источником выражается через куб величины ( д Ф ( 1 з, усредненный во времени(5) иаг р наг Ы ),50гйе Р з(Ы) = (М(т) - Й) - третии центральныймомент числа частиц в поле зрения фотоприемника;,и з(1 р) = (1 р) - 1 р) - третий центральныймомент интенсивности собственного излунениа наатичагй = (М(т) - Й) - дисперсия числа час-гтиц в поле зрения фотоприемника;чаг 1 р = (1 р - 1 р) - дисперсия интенсивности собственного излучения частиц. При раскрытии скобок в уравнении (4)можно получить окончательное выражение 45 и (Ф) = 5(из (11 )(1 р 1 о) ++3 чагр мага),С 7) Третий центральный момент числа частиц в поле зрения фотоприемника вседа неотрицателен, поскольку при малых значениях Й 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 поедельной теореме к нормальному закону распределения интенсивности собственногО излучения частиц в анализируемом объеме, для которого третий момент равен нулюРз(р) =О,Следовательно, формула (5) для нормального закона распределения интенсивности собственного излучения частиц принимает вид Пуссона, для которогорз(Й) =чагИ = Й. а при больших значениях числа частиц в поле зрения фотоприемника распределение стремится к нормальному, для которого,из(й) = 5 =О, Следовательно, последний сомножительв формуле(7) всегда больше или равен нулю, и знак,из (Ф целиком определяется знаком разности р - О, а при равенстве р = О третий момент флуктуаций потока излуче 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 15 газовзвеси с яркостной температурой эталонного источника. Формула изобретения Устройство для определения темпера туры взвешенных частиц в газовом потоке,содержащее соединенный с блоком питания эталонный источник зондирующего светового излучения, на оптической оси которого последовательно размещены фор мирующие 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 ЗО 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 З 5 входом блока питания эталонного источника зондирующего светового излучения,1617312 Составитель Р,ИвановТехред М.Моргентал актор И,Касарда орректор Т.Палий Заказ 4113 Тираж 429 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,