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采用去模糊图像处理的气-固两相流固体颗粒速度测量方法
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器
仪
表
学
报
第 28卷 第 11期
2007年 11月
Vo1l 28 No1 11
Ch inese Journal of Scientific Instrum ent
Nov. 2007
采用去模糊图像处理的气 / 固两相流固体
颗粒速度测量方法*
宋 鼎, 彭黎辉, 陆 耿, 杨士元
(清华大学自动化系 北京 100084)
摘 要: 在燃煤火力发电站的煤粉输送系统中, 为了提高煤粉的燃烧效率, 获得煤粉与空气混合物的参数就显得至关重要。本
文提出一种基于图像处理技术的气 /固两相流固体颗粒速度测量方法。通过控制 CCD照相机的曝光时间获得颗粒的运动模糊
图像, 在此基础上利用图像处理方法估计出模糊图像的点扩展函数 ( PSF), 并利用透镜成像原理建立运动模糊长度与颗粒运动
速度之间的联系, 最终获得颗粒的运动速度。在此理论分析的基础上, 本文利用该方法对颗粒自由落体形成的运动模糊图像进
行了处理, 仿真及实验结果表明该方法适用于气 /固两相流颗粒速度的测量。
关键词: 气 /固两相流; 颗粒速度测量; 运动模糊; 点扩散函数
中图分类号: TP212. 14 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 460. 4020
Particle velocity m easurem ent of particle solids in gas/ solid
two phase flow through image deblurring
Song D ing, Peng L ihu,i Lu Geng, Yang Shiyuan
(D epartm ent of Automation, T singhua Un iversity, B eijing 100084, Ch ina)
Abstract: Th is paper demonstrates a d igital mi aging based m ethod for the velocity measurement of pneumatically
conveyed particles in coa-l fired pow er station. By controlling the exposure tmi e of a CCD camera, blurred mi ages of
moving particles are captured. Themotion b lur parameters are first estmi ated from the acquired mi ages and then used
to establish the relationsh ip betw een the 2-D motion blurred mi age and the velocity ofmoving particles. This method
w as used to process the motion blurred mi age of free falling particles. S mi ulation and expermi ental resu lts ind icate
that the proposed method is feasible for particle velocity measurement.
K ey words: gas /solid two phase flow; particle velocitym easurement; motion b lur; PSF ( point spread function)
都是随机可变的。因此, 对于气 /固两相流参数的检测难
度相当大, 是一个公认的难题。
1 引 言
国内外从事气 /固两相流检测技术的专家们做了大
气 /固两相流是指由气体和固体两种组分构成的混
合流动情况, 广泛应用于管道气力输送工艺来输送煤粉、
水泥、矿石、盐以及面粉等工业现场, 气 /固两相流在科学
研究和工农业生产的很多领域有极其重要的地位。随着
二十一世纪的到来人类所面临的人口、资源、环境等的挑
战, 气 /固两相流研究领域越来越受到重视 [ 1]。然而, 气 /
固两相流流动特性复杂, 两相界面之间在空间和时间上
量的研究工作。目前, 在颗粒速度测量方面, 主要有基于
电容 [ 2]、静电感应[ 3] 、( - 射线等检测原理的相关测速方
法, 基于超声、微波[ 4] 、光学等原理的多普勒测速方法及
空间滤波方法等等。但迄今为止, 这些已有检测技术和
方法大都还处于实验室应用研究阶段, 已商品化可在线
检测的工业型仪表为数还很少, 且仅适用于某些特定的
场合和较窄的范围, 其应用在很大程度上受现场工况条
收稿日期: 2007-08 Received Date: 2007-08
* 基金项目: 国家自然科学基金 /两个基地 0项目 ( 60440430641)、清华大学基础研究基金 ( JC2007026)资助项目
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