438· 北京科技大学学报 1993年No.5 量速度慢等原因而已无法适应复杂流动的需要，需研究快速、准确的测定方法。因此，作 者开发了红外透射法煤粉浓度计算机测定系统，在高炉氧煤喷吹气一固两相流动等温模拟 装置上，测定了一系列氧煤枪在直吹管内的煤粉浓度分布。 1 红外透射法计算机测定系统 1.1红外透射法测量原理 红外透射式探头结构及其工作原理示 于图1，光源与光电元件置于探头端部。 当探头放置含尘气流中，光源发出的红外 光通过待测的含尘气流发生衰减，光电元 件接收的光强遵守比耳定律： I=le-kcl b 式中o、I分别为入射光强度和透射光强 度；k是消光系数；1为光学厚度；c是粉 体浓度。 图1红外透射探头及其工作原理 当所用物料和探头结构尺寸一定时， a探头结构b工作原理 消光系数和光学厚度在一定范围内可视为 1红外光源2光电接收元件3探头 常数，则： Fig.1 Probe and principle of infrared transmission c=-[n()-ln(Io】/(k·)=Aln()+B 式中A、B均为与测定系统和探头结构有关的常数。上式表明粉尘浓度C与光强的对数 成线性关系。将光电元件检测到的信号经过对数运算后，即可求算粉尘浓度。 1.2系统结构 红外透射法计算机测定系统由测量系统、计算机数据采集系统及相应的软件系 统等组成。其组成框图示于图2。 (1)测量系统 测量系统由探头、信号处理电 调制光泳 光电管 选频放大 同步检波 路、数据显示设备等部分组成。 (2)数据采集系统 打印机 微机AD 对数放大 数据采集系统由A/D转 换板，IBM-PC机及打印机等组成。 图2测定系统组成框图 (3)软件系统 Fig.2 Schematic diagram of measuring system 软件系统采用菜单式提示，可在全屏幕显示下输入测量条件、标定罗点、给定测量时 间等。选择进入测量状态后，按键进行定时采样，并在屏幕上显示出所测浓度变化曲线， 到达给定时间后停止采样，还可算出平均浓度值，并将浓度曲线、平均浓度等测量结果存 盘或打印输出。 2 氧煤枪煤粉浓度场测定北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 , 3 年 N o . 5 量 速度慢等原因而 已 无法适应复杂流 动 的需要 , 需 研究快速 、 准确 的测 定方法 。 因此 , 作 者 开发 了红外透 射法煤粉浓 度计算机测 定 系统 , 在 高炉氧煤 喷吹气一 固两 相 流动 等温模拟 装 置上 , 测 定了一 系列氧 煤枪在直吹 管 内的 煤粉浓度分布 。 1 红外透射法计算机测定 系统 1 . 1 红外透射法测t 原 理 红 外透 射式 探头结构 及 其工 作 原理 示 于 图 l , 光 源 与 光 电元 件置 于 探 头端 部 。 当探 头 放置 含尘 气 流中 , 光源 发 出 的红 外 光通 过 待测 的 含尘 气 流 发 生衰 减 , 光 电元 件接收 的 光强遵守 比耳定 律 : I = oI c 一 kcI 式 中 10 、 I 分别 为 人 射光 强 度和 透 射光 强 度 ; k 是 消光 系 数; l 为光学 厚 度 ; ` 是 粉 体浓度 。 当所 用 物 料 和 探 头结构 尺 寸 一 定 时 , 消 光 系 数和 光学厚 度 在 一 定范 围 内 可视 为 1 常数 , 则 : F i.g 1 c = 一 [ I n ( )I 一 I n ( I 。 ) ] / (k · l ) = A I n ( )I + B 亡渊刻萄 “ 用 · 门 二 , · … 月 : 州跨 图 l 红外透射探头及其工作原理 a 探头结构 b 工作 原理 红外光谏 2 光电接收元件 3 探头 rP o 映 a 叱 州伙娜卜 of i nfr ar d tr a . SI . 讼io n 式 中 A 、 B 均 为与 测 定系 统 和 探头 结构 有关的 常数 . 上式表明 粉尘浓 度 C 与光强 的 对数 成 线性关系 。 将 光电元 件检 测到 的信号经 过对数运 算后 , 即可求算粉尘浓度 。 L Z 系统结构 红 外 透射 法 计 算 机 测 定 系 统 由测 量 系 统 、 计 算 机数 据 采 集 系 统 及 相 应 的 软 件 系 统 等组 成 。 其组成框 图示 于图 2 。 ( l) 测 量 系统 测量 系统 由探 头 、 信号 处理 电 路 、 数据 显示 设备等部 分组 成 。 (2 ) 数据采 集 系统 数据 采集系 统 由 A / D 转 换板 , BI M 一 P C 机 及打 印机等组成 。 ( 3) 软件系统 图 2 测定系 统组成框图 F ig . 2 cS h e m a d e d i a gr a m o f m e a s u ir n g s y s et m 软件系统 采 用菜 单式提示 , 可在 全屏 幕显 示 下输入 测量 条件 、 标定零 点 、 给定 测量时 间等 。 选择进 人 测量状态 后 , 按 键进行 定 时采 样 , 并 在屏 幕上 显示 出所 测 浓度 变 化曲线 , ’ 到 达 给定 时间后 停止 采样 , 还 可算 出平均浓 度 值 , 并将 浓度 曲线 、 平 均浓 度等测量 结果 存 盘 或打 印输 出 。 2 氧煤枪煤粉浓度场 测定