一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法

摘要

本发明提供了一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法，所述方法基于一种在线多相测量仪，所述测量方法包括如下步骤：(1)将在线多相测量仪置于多相体系中，得到多相体系中颗粒的图像；(2)确定有效颗粒：将颗粒边界处灰度梯度Grad(Φ)≥Grad(Φl/2)的颗粒表示为有效颗粒；(3)确定单个像素的实际长度，并测得有效颗粒所占的像素个数，则颗粒粒径di为有效颗粒所占的像素数与单个像素实际长度的乘积；根据计算有效颗粒的浓度。该方法能够实时在线获得多相反应器内气泡、液滴或固体等颗粒浓度和粒径分布，并且测量的准确率较高。

权利要求

1.一种多相体系中气泡或颗粒的浓度和粒径的在线测量方法，其特征在于，所述方法基于一种浸入式在线多相测量仪，所述浸入式在线多相测量仪包括：封装管；

视窗，密封连接于封装管一端；

用于照明多相流的照明系统，包括LED灯和与LED灯相连的可调制光源，可调制光源包括电源、信号发生器和示波器；

用于拍照的照相系统，包括远心镜头和图像传感器；

与信号发生器和图像传感器相连的控制器；

与图像传感器相连的信号处理与输出系统；

与信号处理与输出系统相连的显示系统；

其中，LED灯、远心镜头和图像传感器位于封装管中，控制器控制图像传感器的曝光周期小于信号发生器的脉冲周期；

所述测量方法包括如下步骤：

(1)将浸入式在线多相测量仪置于多相体系中，得到多相体系中气泡或颗粒的图像；

(2)确定有效气泡或颗粒：首先，确定远心镜头的焦平面位置；之后，将被测物置于封装管前方、焦平面前后l/2处，其中，l为远心镜头的景深，单位为mm，采用浸入式在线多相测量仪对被测物进行拍照，得到被测物图像，识别读取图像中被测物边界灰度梯度值Grad(Φl/

2)，Φl/2为焦平面前后两侧l/2平面处灰度值，将气泡或颗粒边界处灰度梯度Grad(Φ)≥Grad(Φl/2)的气泡或颗粒表示为有效气泡或颗粒；

(3)确定单个像素的实际长度，并测得有效气泡或颗粒所占的像素个数，则有效气泡或颗粒粒径di为有效气泡或颗粒所占的像素个数与单个像素实际长度的乘积；

根据 计算得到有效气泡或颗粒的浓度，其中，S为图像传感器2

感光部件的有效面积，单位为mm ；l为远心镜头的景深，单位为mm，di为有效气泡或颗粒粒径，单位为mm；Vc为有效气泡或颗粒的总体积，V为测量区域的体积；n为有效气泡或颗粒的个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述多相体系中的颗粒为深色固体颗粒或液滴时，浸入式在线多相测量仪拍照时需加装反光板，被测颗粒置于反光板和浸入式在线多相测量仪前端面之间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光板与浸入式在线多相测量仪前端面的距离大于远心镜头的景深。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光板与浸入式在线多相测量仪前端面的距离为1.5倍的远心镜头景深。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光板的尺寸与图像传感器的有效感光区域相同。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光板为中心凸起的方形板。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光板表面为亮白色或银白色。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)确定焦平面位置的方法为：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于与所测多相体系相同的介质中，采用浸入式在线多相测量仪对所述刻度尺拍照，调整刻度尺到浸入式多相测量仪前端的距离，观察照片中刻度尺的清晰程度，刻度尺最清晰的位置为焦平面位置。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述确定单个像素的实际长度具体为：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于浸入式在线多相测量仪前方，采用图像传感器驱动控制软件拍摄图像，通过图像处理软件拾取刻度尺上10mm距离所对应的像素个数N10，从而确定单个像素的实际长度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述图像处理软件为Image-Pro Plus。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述有效气泡或颗粒的粒径为di＝10*ni/N10，其中，di为气泡或颗粒尺寸，mm；ni为图像中所测有效气泡或颗粒所占的像素个数；N10为刻度尺上10mm长度对应的像素个数。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远心镜头的工作距离为250～550mm，景深为1～3.7mm。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远心镜头的放大倍率为0.5～1倍。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远心镜头的外径为19～25mm。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像传感器为CCD相机或CMOS相机。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述CCD相机或CMOS相机的曝光时间≤

1ms，分辨率为5～15μm，长和宽方向像素数至少为800×600，帧频至少为60fps。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LED灯的个数至少为12个。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LED灯在封装管中组成环形均匀排列。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LED灯与可调制光源之间通过导线连接。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封装管由直径不同的前段管和后段管组成。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述前段管的外径为25～30mm，长度为

300～600mm。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述后段管的外径为50mm，长度为50mm。

23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封装管的材质为不锈钢。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述视窗、LED灯和远心镜头封装于前段管中，所述视窗置于前段管远离后段管的一端，其后依次设置LED灯和远心镜头，所述图像传感器封装于后段管中。

25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视窗为内侧镀增透膜的圆形玻璃。

26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发生器和图像传感器通过高速数据线与控制器相连。

27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示系统为显示屏。

28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号处理与输出系统、控制器及显示系统集成为计算机。

说明书

一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法

技术领域

[0001] 本发明属于物料测量技术领域，涉及一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法，尤其涉及一种两相及三相反应器内分散相颗粒浓度和粒径分布的测量方法。

背景技术

[0002] 在化学工业、冶金及环境等领域常常存在一些复杂多相流过程，涉及一个、两个甚至两个以上的分散相，该类反应器内分散相颗粒浓度和粒径分布的测量是迫切需要解决的难题。

[0003] 目前广泛应用于两相流中测量的光纤探针法和电导探针法，当存在多个分散相时，不同分散相的产生同向的电信号，相互之间的干扰导致无法获得准确的测量结果。例如，多相管流中相含率和相界面的单丝电容探针测量系统(中国发明专利，授权号ZL 200610042792.4)和基于双头电容探针的两相流参数测量方法和装置(中国发明专利，授权号ZL 101413911A)。取样法可以同时测量多相反应器内的分散相浓度和粒径分布，原理简单，操作方便，然而实际操作中很难达到准确取样需要的等动量条件，同时因其是离线测量不适用于非稳态过程。粒度仪是用物理的方法测试固体颗粒的大小和分布的一种仪器，根据测试原理的不同分为沉降式粒度仪、沉降天平、激光粒度仪、光学颗粒计数器、电阻式颗粒计数器及颗粒图像分析仪等。各种粒度仪在使用过程中往往需要先进行繁琐的制样，故粒度仪测量方法也不是真正的在线测量方法。

[0004] 光学拍照法是一种最直观的测量方法，非侵入式照相法虽然具有不干扰多相流场的优点，但其要求被测装置透明或者安装有视窗，同时被测气泡或液滴浓度要求较稀，只能测量有限厚度反应器或壁面附近的流动。侵入式照相法虽然会对反应器内流场产生一定的干扰，但是该方法对反应器没有特殊要求。其中比较典型的有利用光纤传相原理的光纤内窥镜法，但该方法受限于光纤直径导致分辨率较低，同时由于光纤束排丝困难导致其有效通光直径往往较小，为了进行有效测量前端需要安装角度较大的广角物镜，造成了较大的图像畸变。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法，能够实时在线获得多相反应器内气泡、液滴或固体等颗粒浓度和粒径分布。

[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法，所述方法基于一种浸入式在线多相测量仪，所述浸入式在线多相测量仪包括：

[0008] 封装管；

[0009] 视窗，密封连接于封装管一端；

[0010] 用于照明多相流的照明系统，包括LED灯和与LED灯相连的可调制光源，可调制光源包括电源、信号发生器和示波器；

[0011] 用于拍照的照相系统，包括远心镜头和图像传感器；

[0012] 与信号发生器和图像传感器相连的控制器；

[0013] 与图像传感器相连的信号处理与输出系统；

[0014] 与信号处理与输出系统相连的显示系统；

[0015] 其中，LED灯、远心镜头和图像传感器位于封装管中，控制器控制图像传感器的曝光周期小于信号发生器的脉冲周期；

[0016] 所述测量方法包括如下步骤：

[0017] (1)将浸入式在线多相测量仪置于多相体系中，得到多相体系中颗粒的图像；

[0018] (2)确定有效颗粒：首先，确定远心镜头的焦平面位置；之后，将被测物置于封装管前方、焦平面前后l/2处，其中，l为远心镜头的景深，单位为mm，采用在线多相测量仪对被测物进行拍照，得到被测物图像，识别读取图像中被测物边界灰度梯度值Grad(Φl/2)，Φl/2为焦平面前后两侧l/2平面处灰度值，将颗粒边界处灰度梯度Grad(Φ)≥Grad(Φl/2)的颗粒表示为有效颗粒；

[0019] (3)确定单个像素的实际长度，并测得有效颗粒的像素个数，则有效颗粒粒径di为有效颗粒的像素数与单个像素实际长度的乘积；根据 计算得到有效颗粒的浓度，其中，S为图像传感器感光部件的有效面积，单位为mm2；l为远心镜头的景深，单位为mm，di为有效颗粒粒径，单位为mm；Vc为有效颗粒的总体积，V为测量区域的体积；
n为有效颗粒的个数。

[0020] S值由所选图像传感器型号确定，l值则由远心镜头型号确定。

[0021] 本发明提供的测量方法基于远心照相的浸入式在线多相测量仪，所述在线多相测量仪具有独特的平行光路，其获得的图像几乎不畸变，具有超长物距能够伸入反应器内各个位置进行拍照测量。通过设计适当的操作程序结合图像处理方法，能够实现高分散相浓度的两相甚至三相反应器中分散相浓度和粒径分布的实时在线测量。

[0022] 步骤(1)所述多相体系中的颗粒为浅色不透明固体颗粒时，光线在其表面的反射和周围介质存在巨大差异，图像拍摄时只使用多相测量仪同向照明、控制信号发生器的脉冲周期和图像传感器的曝光周期同步即可得到高锐度的图像。

[0023] 所述常规的信号发生器的脉冲周期和图像传感器的曝光周期同步控制步骤主要包括：

[0024] (a)根据所测体系和周围环境情况，调节在线多相测量仪的可调制光源的电源的输出电流，通过信号发生器和示波器对脉冲信号的波长和周期进行显示；

[0025] (b)通过控制器设置图像拍摄的曝光时间、光平衡、帧频和增益；

[0026] (c)通过控制器设置照明信号的脉冲周期大于图像传感器的曝光时间，实现脉冲光和图像拍摄的同步。

[0027] 由于光线在深色固体颗粒、气泡或液滴表面的反射和周围介质差距较小，只通过浅色颗粒常规的调节难以实现高锐度图像的拍摄。因此，步骤(2)所述多相体系中的颗粒为深色固体颗粒、气泡或液滴时，除进行常规的信号发生器的脉冲周期和图像传感器的曝光周期同步控制外，在线多相测量仪拍照时需加装反光板，被测颗粒置于反光板和在线多相测量仪前端面之间。

[0028] 优选地，所述反光板与在线多相测量仪前端面的距离大于远心镜头的景深，如是远心镜头景深的1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2.0倍或2.5倍等。

[0029] 优选地，所述定向反光板与多相测量仪前端面的距离为1.5倍的远心镜头景深。

[0030] 优选地，所述反光板的尺寸与图像传感器的有效感光区域相同。

[0031] 优选地，所述反光板为中心凸起的方形板。

[0032] 优选地，所述反光板表面为亮白色或银白色。

[0033] 步骤(2)确定焦平面位置的方法为：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺(如精确度为0.05mm、0.02mm或0.01mm等)置于与所测多相体系相同的介质中，采用在线多相测量仪对所述介质拍照，调整刻度尺到浸入式在线测量仪前端的距离，观察照片中刻度尺的清晰程度，刻度尺最清晰的位置为焦平面位置。

[0034] 步骤(3)所述确定单个像素的实际长度具体为：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于在线多相测量仪前方，采用图像传感器驱动控制软件拍摄图像，通过图像处理软件拾取刻度尺上10mm距离所对应的像素个数N10，从而确定单个像素的实际长度。所述在线多相测量仪前方是指视窗前方。所述图像处理软件也可拾取刻度尺上20mm、30mm、40mm、45mm或50mm距离所对应的像素数。

[0035] 优选地，所述图像处理软件为Image-Pro Plus；

[0036] 优选地，步骤(3)所述有效颗粒的粒径为di＝10*ni/N10，其中，di为颗粒尺寸，mm；ni为图像中所测有效颗粒对应的像素个数；N10为刻度尺上10mm长度对应的像素数，“*”表示相乘的意思。

[0037] 为了测量时探头能深入到多相反应器的各个位置，所述远心镜头的工作距离为250～550mm，如260mm、300mm、350mm、380mm、420mm、470mm或520mm等，景深为1～3.7mm，如
1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm、3.0mm或3.5mm等。

[0038] 为了尽可能小的干扰流场，可适当放弃镜头的放大倍率。优选地，所述远心镜头的放大倍率为0.5～1倍，如0.6倍、0.7倍、0.8倍或0.9倍等。

[0039] 优选地，所述远心镜头的外径为19～25mm，如20mm、21mm、22mm、23mm或24mm等。

[0040] 所述图像传感器为CCD相机或CMOS相机。

[0041] 优选地，所述CCD相机或CMOS相机的曝光时间≤1ms，如0.1ms，0.5ms，1ms等，分辨率为5～15μm，如6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm或14μm等，长和宽方向像素数至少为800(H)×600(V)，如2560(H)×1920(V)、2048(H)×1536(V)、1600(H)×1200(V)、1280(H)×1024(V)或800(H)×600(V)等，帧频至少为60fps，如60fps，100fps，150fps，200fps或1000fps等。

[0042] 所述LED灯位于封装管中，所述可调制光源位于封装管外。通过可调制光源能够调制不同多相体系照相所需要的不同波长的脉冲光。为了照明更均匀，所述LED灯的个数至少为12个，如12个、16个、20个或24个等。

[0043] 优选地，所述LED灯在封装管中组成环形均匀排列。在保证亮度的前提下环形LED灯的内径应尽可能小。

[0044] 优选地，所述LED灯与可调制光源之间通过导线连接。

[0045] 所述封装管由直径不同的前段管和后段管组成；

[0046] 优选地，所述前段管的外径为25～30mm，如25mm、26mm或28mm等，长度为300～600mm，如320mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm或580mm等。本领域技术人员可根据所选远心镜头的具体参数决定封装管前段管的具体尺寸。

[0047] 优选地，所述后段管的外径为50mm，长度为50mm，本领域技术人员可根据所选图像传感器的尺寸决定后段封装管的具体尺寸。

[0048] 优选地，所述封装管的材质为不锈钢。

[0049] 所述视窗、LED灯和远心镜头封装于前段管中，所述视窗置于前段管远离后段管的一端，其后依次设置LED灯和远心镜头，所述图像传感器(CCD或CMOS相机)封装于后段管中。

[0050] 所述视窗为内侧镀增透膜的圆形玻璃，以使光线透射率超过95％，视窗与封装管之间做防水机械密封。

[0051] 所述图像传感器与控制器通过高速数据线连接，实现图像的高速传输。

[0052] 所述显示系统为显示屏。所述显示系统用于显示从信号处理与输出系统接收到的信号。

[0053] 优选地，所述信号处理与输出系统、控制器及显示系统集成为计算机。所述计算机可实现信号处理与输出系统、控制器及显示系统的功能。

[0054] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0055] 本发明提供的一种多相体系中颗粒浓度和粒径的在线测量方法，利用一台基于远心照相的多相测量仪所拍摄多相反应器内的多相流动图像，能够实时在线获得多相反应器内气泡、液滴或固体等颗粒浓度和粒径分布，并且测量的准确率较高，粒度测量误差<3％，浓度误差<10％。

附图说明

[0056] 图1是本发明一种实施方式提供的利用浸入式在线多相测量仪测量多相体系中颗粒粒径和浓度的实验装置。

[0057] 其中：1，搅拌槽，2，搅拌轴，3，挡板，4，搅拌桨，5，固体颗粒，6，气泡，7，照相探头，8，脉冲光源，9，图像采集计算机。

[0058] 图2是本发明一种实施方式提供的照明闪光和CCD拍照同步的控制模式。

[0059] 图3是实施例1提供的采用浸入式在线多相测量仪得到的液-固体系中颗粒的图像，其中，(a)是测量点瞬时图像；(b)是固体颗粒粒度测量结果。

[0060] 图4是实施例2提供的采用浸入式在线多相测量仪得到的气-液体系中颗粒的图像，其中，(a)是测量点瞬时图像；(b)是气泡粒度测量结果。

[0061] 图5是实施例3提供的采用浸入式在线多相测量仪得到的气-液-固体系中颗粒的图像，其中，(a)是测量点瞬时图像；(b)固体颗粒粒度测量结果；(c)气泡粒度测量结果。

具体实施方式

[0062] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0063] 如图1所示，为浸入式在线多相测量仪测量多相体系中颗粒粒径和浓度的实验装置。

[0064] 所述多相测量仪包括：

[0065] 不锈钢封装管；

[0066] 视窗，密封连接于不锈钢封装管一端；

[0067] 用于照明多相流的照明系统，包括LED灯和与LED灯相连的可调制光源，可调制光源(即脉冲光源8)包括电源、信号发生器和示波器；

[0068] 用于拍照的照相系统，包括远心镜头和图像传感器，所述图像传感器为微型高速CMOS相机；

[0069] 与信号发生器和图像传感器相连的控制器；

[0070] 与图像传感器相连的信号处理与输出系统；

[0071] 与信号处理与输出系统相连的显示系统；

[0072] 其中，LED灯、远心镜头和图像传感器位于不锈钢封装管中形成照相探头7，可调制光源、控制器、信号处理与输出系统及显示系统位于不锈钢封装管外；控制器控制图像传感器的曝光周期小于信号发生器的脉冲周期。

[0073] 信号处理与输出系统、控制器及显示系统集成为图像采集计算机9。

[0074] 具体地，不锈钢封装管内最前端为一视窗，视窗为一圆形内侧镀增透膜蓝宝石玻璃；视窗后均布20个高亮度LED灯，20个LED灯组成环形，并均匀分布；在LED灯后端安装远心镜头，远心镜头相关参数为：倍率1，物方及像方视野均为φ8mm(φ为直径)，工作距离250mm±3％，远心度<0.1°，景深2.1mm，分辨率14.3μm，光学畸变<0.12％，为清晰成像，远心镜头的前端距离视窗1外侧表面距离为远心镜头的工作距。远心镜头通过标准C口与微型高速CMOS相机连接，CMOS相机参数为：分辨率1280×1024，颜色黑白，帧速150fps，接口USB3.0。视窗1、LED灯2、远心镜头4和微型高速CMOS相机5封装在不锈钢封装管内。所述在线多相测量仪外配置一个可调制光源，可调制光源通过导线与LED灯相连。远心镜头通过USB3.0数据传输线与安装有高速图像采集卡的图像采样计算机9相连。

[0075] 为了获得清晰的图像，采用如图2所示的控制方式实现照明闪光和CCD拍照的同步，所述控制方式为开启光源开关，通过光源驱动器设置脉冲光的强度和周期，通过计算机上的控制器设置图像拍摄的曝光时间、光平衡、帧频和增益，使照明信号的脉冲周期与图像传感器的曝光时间相匹配(图像传感器的曝光周期小于信号发生器的脉冲周期)，以实现脉冲光和图像拍摄的同步。

[0076] 所述实验装置为搅拌槽1，所述搅拌槽中放置有搅拌轴2和搅拌桨3，用于将多相体系混合均匀。

[0077] 实施例1：利用浸入式在线多相测量仪对液-固体系内固体颗粒的粒径分布进行测量

[0078] 实验在如图1所示的搅拌槽中进行，搅拌转速为480rpm。所用固体颗粒为粒径大小在1mm左右的白色塑料珠，整体平均固含率(体积比)为0.01，测量点位置为r＝0.07m，z＝0.055m。

[0079] 所述测量方法包括如下步骤：

[0080] (1)将在线多相测量仪置于所述液-固体系中，得到液-固体系中固体颗粒的图像，如图3-(a)所示；

[0081] (2)确定有效颗粒：

[0082] 首先，确定焦平面位置：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于与所测多相体系相同的介质中，采用在线多相测量仪对其拍照，调整刻度尺到封装管前端的距离，观察照片中刻度尺的清晰程度，刻度尺最清晰的位置为焦平面位置；

[0083] 之后，将被测物置于封装管前方、焦平面前后l/2处，其中，l为远心镜头的景深，单位为mm，采用在线多相测量仪对被测物进行拍照，得到被测物图像，识别读取图像中被测物边界灰度梯度值Grad(Φl/2)，Φl/2为焦平面前后两侧l/2平面处灰度值，将颗粒边界处灰度梯度Grad(Φ)≥Grad(Φl/2)的颗粒表示为有效颗粒；

[0084] (3)将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于在线多相测量仪前方，采用图像传感器驱动控制软件拍摄图像，通过图像处理软件拾取刻度尺上10mm距离所对应的像素个数N10，从而确定单个像素的实际长度，并测得有效颗粒所占的像素个数，所述有效颗粒的粒径为di＝10*ni/N10，其中，di为有效颗粒的粒径，单位为mm；ni为图像中所测有效颗粒对应的像素数；N10为刻度尺上10mm长度对应的像素数；

[0085] 根据 计算有效颗粒的浓度，其中，S为图像传感器感光部件的有效面积，单位为mm2；l为远心镜头的景深，单位为mm；di为有效颗粒的粒径，单位为mm；
Vc为有效颗粒的总体积，V为测量区域的体积；n为有效颗粒的个数。

[0086] 通过对近4000个颗粒进行分析，得到了测量点处的固体颗粒的粒径分布，结果如图3-(b)所示，测量结果与实际固体颗粒尺寸很接近。统计得到该点处的固体颗粒浓度为0.0112，与光纤颗粒浓度测量仪得到的0.0109相近，误差为2.75％。

[0087] 实施例2：利用浸入式在线多相测量仪对气-液体系内气泡的粒径分布进行测量[0088] 实验在如图1所示的搅拌槽中进行，搅拌转速为450rpm，通过环形气体分布器进气，通气量为800L/h。测量点位置设置与实施例1中相同。

[0089] 所述测量方法包括如下步骤：

[0090] (1)将在线多相测量仪置于所述气-液体系中，得到气-液体系中气泡的图像，如图4-(a)所示；

[0091] (2)确定有效颗粒：

[0092] 首先，确定焦平面位置：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于与所测多相体系相同的介质中，采用在线多相测量仪对其拍照，调整刻度尺到封装管前端的距离，观察照片中刻度尺的清晰程度，刻度尺最清晰的位置为焦平面位置；

[0093] 之后，将被测物置于封装管前方、焦平面前后l/2处，其中，l为远心镜头的景深，单位为mm，采用在线多相测量仪对被测物进行拍照，得到被测物图像，识别读取图像中被测物边界灰度梯度值Grad(Φl/2)，Φl/2为焦平面前后两侧l/2平面处灰度值，将颗粒边界处灰度梯度Grad(Φ)≥Grad(Φl/2)的颗粒表示为有效颗粒；

[0094] (3)将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于在线多相测量仪前方，采用图像传感器控制软件拍摄图像，通过图像处理软件拾取刻度尺上10mm距离所对应的像素个数N10，从而确定单个像素的实际长度，并测得有效颗粒所占的像素个数，所述有效颗粒的粒径为di＝10*ni/N10，其中，di为有效颗粒粒径，单位为mm；ni为图像中所测有效颗粒对应的像素数；N10为刻度尺上10mm长度对应的像素数；

[0095] 根据 计算得到有效颗粒的浓度，其中，S为图像传感器感2
光部件的有效面积，单位为mm ；l为远心镜头的景深，单位为mm；di为有效颗粒粒径，单位为mm；Vc为有效颗粒的总体积，V为测量区域的体积；n为有效颗粒的个数。

[0096] 与固体颗粒相比，气泡尺寸较大易发生变形。通过对近4000个气泡进行分析，气泡尺寸计算结果如图4-(b)所示，反应器内气泡尺寸主要集中在1～3mm范围内。计算得到该点处气含率为0.022。

[0097] 实施例3：利用浸入式在线多相测量仪测量气-液-固三相搅拌槽内固体颗粒以及气泡的粒径分布

[0098] 实验在如图1所示的搅拌槽中进行，使用的固体颗粒材料及体积与实施例1相同，通气条件与实施例2相同，搅拌转速480rpm。测量点位置设置与实施例1中相同

[0099] 所述测量方法包括如下步骤：

[0100] (1)将在线多相测量仪置于所述气-液-固体系中，得到图像，如图5-(a)所示；

[0101] (2)确定有效颗粒：

[0102] 首先，确定焦平面位置：将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于与所测多相体系相同的介质中，采用在线多相测量仪对其拍照，调整刻度尺到封装管前端的距离，观察照片中刻度尺的清晰程度，刻度尺最清晰的位置为焦平面位置；

[0103] 之后，将被测物置于封装管前方、焦平面前后l/2处，其中，l为远心镜头的景深，单位为mm，采用在线多相测量仪对被测物进行拍照，得到被测物图像，识别读取图像中被测物边界灰度梯度值Grad(Φl/2)，Φl/2为焦平面前后两侧l/2平面处灰度值，将颗粒边界处灰度梯度Grad(Φ)≥Grad(Φl/2)的颗粒表示为有效颗粒；

[0104] (3)将一个精确度至少为0.1mm的刻度尺置于在线多相测量仪前方，采用图像传感器控制软件拍摄图像，通过图像处理软件拾取刻度尺上10mm距离所对应的像素个数N10，从而单个像素的实际长度，并测得有效颗粒所占的像素个数，所述有效颗粒的粒径为di＝10*ni/N10，其中，di为有效颗粒粒径，单位为mm；ni为图像中所测有效颗粒对应的像素数；N10为刻度尺上10mm长度对应的像素数；

[0105] 根据 计算得到有效颗粒的浓度，其中，S为图像传感器感光部件的有效面积，单位为mm2；l为远心镜头的景深，单位为mm，di为有效颗粒粒径，单位为mm；Vc为有效颗粒的总体积，V为测量区域的体积；n为有效颗粒的个数。

[0106] 通过对图像进行处理，得到了测量点处的固体颗粒和气泡尺寸分布，结果如图5-(b)和5-(c)所示，固体颗粒的粒径集中在0.9-1.1mm，气泡的粒径集中在0.5-2.8mm。计算得到该点处气含率和固含率分别为0.016和0.0115。

[0107] 申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。