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气固两相流超声过程层析成像系统研究

仪器仪表学报 2016年第3期37卷 586-592页

作者：田昌苏明旭顾建飞上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验上海200093

研究了一种应用于气固两相流过程监测的超声波层析成像系统。为利用少数传感器实现较精确成像,研制了一套测试系统:传感器阵列由8个扇形空气耦合传感器组成,每个传感器均为收发一体式并且发射扇形波束角度可达150°;设计了基于单片机的... 详细信息

研究了一种应用于气固两相流过程监测的超声波层析成像系统。为利用少数传感器实现较精确成像,研制了一套测试系统:传感器阵列由8个扇形空气耦合传感器组成,每个传感器均为收发一体式并且发射扇形波束角度可达150°;设计了基于单片机的切换装置以改善系统实时性;发展了改进二值逻辑反投影图像重建算法,通过设置双阈值改善边缘效应提高了图像重建精度。对四氟乙烯棒进行的静态实验与对煤粉进行的动态测试实验中,系统获得了足够多的有效信号数据,实现了气固两相流横断面的二维图像重建。静态实验中重建图像的最小空间成像误差(SIE)为3.2%,表明系统具有较好成像精度,可实现气固两相流流动监测。

关键词：气固两相流超声法层析成像二值逻辑反投影算法

基于Hertz-Zener理论的声发射颗粒粒径测量

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化工学报 2013年第4期64卷 1191-1197页

作者：黄春燕蔡小舒苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

搭建了一套可同时测量碰撞速度和声发射信号的装置,利用宽带声发射传感器高速采集5种不同粒径玻璃微珠碰撞钢板的声发射信号,经Welch算法计算功率谱发现声发射信号均主要集中在50～400kHz频段,且随着粒径增大,频谱分布往低频区域迁移;基... 详细信息

搭建了一套可同时测量碰撞速度和声发射信号的装置,利用宽带声发射传感器高速采集5种不同粒径玻璃微珠碰撞钢板的声发射信号,经Welch算法计算功率谱发现声发射信号均主要集中在50～400kHz频段,且随着粒径增大,频谱分布往低频区域迁移;基于Hertz-Zener理论并引入频谱估算近似式,利用光学互相关法测量碰撞速度,将理论估算频谱和实测信号功率谱作归一化处理后,采用最小二乘法估算出玻璃微珠的粒径,3#(300～400μm)和4#(400～600μm)玻璃微珠的粒径估算结果和CAMSIZER仪器测得值吻合较好,并分析了导致其他粒径估算产生偏差的原因。实验证实了该方法的可行性和有效性,同时为实现颗粒粒径分布测量提供了新思路。

关键词：声发射 Hertz-Zener理论粒径分布 Welch算法互相关测速

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基于超声波阻抗谱的颗粒粒径表征方法

化工学报 2016年第6期67卷 2284-2290页

作者：纪晓明苏明旭汪雪蔡小舒上海理工大学颗粒与两相流测量研究所上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

研究超声反射波谱与颗粒粒径及浓度之间的关系并发展一种基于超声波阻抗谱的颗粒粒径表征方法。对超声波波动理论模型适当变形,建立超声阻抗谱与颗粒粒径及浓度之间的关系;进一步通过数值模拟分析超声阻抗谱对颗粒浓度及粒径变化的敏感... 详细信息

研究超声反射波谱与颗粒粒径及浓度之间的关系并发展一种基于超声波阻抗谱的颗粒粒径表征方法。对超声波波动理论模型适当变形,建立超声阻抗谱与颗粒粒径及浓度之间的关系;进一步通过数值模拟分析超声阻抗谱对颗粒浓度及粒径变化的敏感性;实验中使用中心频率10~100 MHz超声波换能器,利用自发自收模式对超声波在缓冲层与介质界面上的反射波信号进行测量并分析,对体积中位径分别为7.69、21.58、66.64μm的聚苯乙烯悬浮液进行实验,获得阻抗谱并与数值模拟结果对比,根据实验阻抗谱进行数据反演获得样品颗粒粒度分布,并与图像分析结果进行了对比,结果显示,本方法可有效分辨3种颗粒样品的粒径。

关键词：超声阻抗谱聚苯乙烯悬浮液粒度分布浓度测量数值模拟反演

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有黏条件气泡声散射特性和衰减谱数值研究

应用声学 2019年第6期38卷 980-985页

作者：杜娜苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院

通过研究有黏条件下的气泡散射模型,数值分析水中单气泡声散射特性,进一步结合Beer-Lambert定律将其扩展到多气泡体系的声衰减预测。数值结果表明,随着谐波阶数递增,散射强度分布数值结果趋于稳定且前向散射增强。同时发现,无因次尺寸参... 详细信息

通过研究有黏条件下的气泡散射模型,数值分析水中单气泡声散射特性,进一步结合Beer-Lambert定律将其扩展到多气泡体系的声衰减预测。数值结果表明,随着谐波阶数递增,散射强度分布数值结果趋于稳定且前向散射增强。同时发现,无因次尺寸参量ka=0:1为过渡区与纯散射区的分界线,且在共振区间具有明显的吸收效应。对多气泡体系的声衰减预测也表明,ka>0:1时,该文气泡散射模型声衰减计算与经典ECAH模型结果吻合,在低浓度条件下声衰减谱随着剪切黏度的增加呈增宽趋势,且与体积浓度成正比例递增。模型预测的声衰减随粒径、声波频率、体积浓度分布数值特征能够为颗粒两相体系粒径及浓度表征提供理论依据。

关键词：超声黏性衰减

超声衰减谱法颗粒粒径测量中遗传算法参数优化

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上海理工大学学报 2016年第2期38卷 148-153,159页

作者：汪雪苏明旭蔡小舒上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

在超声衰减谱法测量颗粒粒径分布的反问题求解中,反演算法至关重要,遗传算法作为一种全局最优化算法,其参数优化对于颗粒粒径分布反演效果极其关键.从最大代数、种群尺度、交叉和变异概率等参数优化角度,对于服从3种典型分布函数的颗粒... 详细信息

在超声衰减谱法测量颗粒粒径分布的反问题求解中,反演算法至关重要,遗传算法作为一种全局最优化算法,其参数优化对于颗粒粒径分布反演效果极其关键.从最大代数、种群尺度、交叉和变异概率等参数优化角度,对于服从3种典型分布函数的颗粒系进行数值模拟.研究发现,当最大代数为300、种群尺度为60、交叉概率范围为0.4~0.85、变异概率为0.045~0.08时,获得的反演结果与设定值较吻合.在此优化参数下的数值算例和对两种玻璃微珠-甘油悬浮液样品的实验超声衰减谱反演,进一步验证了此优化参数下遗传算法具有较好的稳定性和抗噪性.

关键词：超声衰减谱颗粒粒径测量反演遗传算法

超声法在线测量烟气脱硫浆液粒度分布、密度方法和装置

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化工进展 2021年第12期40卷 6516-6522页

作者：田昌苏明旭蒋瑜夏多兵上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

针对烟气脱硫工艺中石灰石/石膏浆液粒度、密度(浓度)在线测量需求,研究了基于超声衰减法的浆料多参数在线测量方法和装置。改进了一种自适应控制参数的差分进化算法用于颗粒粒径反演,模拟算例显示,改进差分进化算法求解精度更高;设计... 详细信息

针对烟气脱硫工艺中石灰石/石膏浆液粒度、密度(浓度)在线测量需求,研究了基于超声衰减法的浆料多参数在线测量方法和装置。改进了一种自适应控制参数的差分进化算法用于颗粒粒径反演,模拟算例显示,改进差分进化算法求解精度更高;设计了非接触式测量管段,采用换能器一发一收模式,实现非接触式无损测量;开展了温度变化对声衰减影响实验,提出了声衰减量的温度修正方法。通过实验室结果验证,文中方法浓度测量结果与取样法浓度分析结果最大偏差为1.75%,最小偏差为0.59%。通过电厂测试结果验证,文中方法的粒度测量结果与显微镜图像法、激光粒度仪三者测量结果具有较好的一致性,最大偏差小于17%;密度测量结果与取样法吻合度高,最大重复性偏差仅为0.23%,单次测量结果与取样法最大偏差为0.26%,两项指标均优于差压密度计测量结果,可满足烟气脱硫工艺中石灰石/石膏浆液粒度、密度(浓度)在线测量需求。

关键词：两相流粒度分布测量遗传算法

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基于改进差分进化算法的超声衰减谱反演计算

上海理工大学学报 2020年第4期42卷 332-338页

作者：蒋瑜贾楠苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

针对传统差分进化算法存在早熟收敛和求解精度低的缺点,研究了一种自适应控制参数的差分进化算法。通过引入自适应控制变量因子、自适应缩放因子和交叉因子使种群不断地向更新成功的个体学习,促进了后续种群的进化。对于颗粒粒径分布服... 详细信息

针对传统差分进化算法存在早熟收敛和求解精度低的缺点,研究了一种自适应控制参数的差分进化算法。通过引入自适应控制变量因子、自适应缩放因子和交叉因子使种群不断地向更新成功的个体学习,促进了后续种群的进化。对于颗粒粒径分布服从高斯分布、R-R(Rosin-Rammler)分布以及对数正态分布的3种典型颗粒系进行数值模拟,研究算例发现,改进差分进化算法反演得出分布参数值■,K的误差小于5%,体积中位径相比于设定分布的误差小于5%,因此,改进差分进化算法具有较强的稳定性与抗噪性。

关键词：衰减谱差分进化算法反演粒度分布

电厂运行中汽轮机油粘度的在线测量方法与装置研究

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水力发电 2015年第6期41卷 95-97,101页

作者：胡边苏明旭湖南五凌电力工程有限公司湖南长沙410004 上海理工大学上海200093

综合考虑硬件(仪器的选型、设计)、软件(MATLAB、Lab VIEW编程)和测量方法(超声阻抗谱法),设计了一套在线测量电厂汽轮机油粘度的装置,经初步实验测量,在温度为40℃时,测量结果与旋转粘度仪结果相比,相对偏差不超过2.5%,说明该装置测量... 详细信息

综合考虑硬件(仪器的选型、设计)、软件(MATLAB、Lab VIEW编程)和测量方法(超声阻抗谱法),设计了一套在线测量电厂汽轮机油粘度的装置,经初步实验测量,在温度为40℃时,测量结果与旋转粘度仪结果相比,相对偏差不超过2.5%,说明该装置测量结果可信,可应用于实际生产过程,具有较大的商业价值。

关键词：粘度汽轮机油超声法在线测量

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高频宽带超声衰减谱表征纳米颗粒粒度的方法

化工学报 2010年第11期61卷 2985-2991页

作者：呼剑苏明旭蔡小舒侯怀书董学金上海理工大学颗粒与两相流测量技术研究所上海200093

为研究纳米颗粒粒度的表征,在'长波长'条件下,通过提高超声波频率、增加频带宽度以及提高纳米颗粒悬浊液中超声波检测的稳定性等技术手段,实现了纳米级颗粒粒度分布的准确测量。实验中,采用中心频率50MHz宽频超声换能器,通过缓冲块内一... 详细信息

为研究纳米颗粒粒度的表征,在'长波长'条件下,通过提高超声波频率、增加频带宽度以及提高纳米颗粒悬浊液中超声波检测的稳定性等技术手段,实现了纳米级颗粒粒度分布的准确测量。实验中,采用中心频率50MHz宽频超声换能器,通过缓冲块内一次回波校验和变声程方法,以体积分数0.5%的纳米银-水悬浊液为验证性测量对象,获得了频率为25～62MHz的宽带声衰减谱。粒度反演过程中,采用McClements&BLBL理论模型结合最优正则化算法,将实测声衰减谱进行反演计算获得了纳米银颗粒的粒度分布,并证实了在50MHz频率下的理论测量下限可以达到5nm。与CPS离心沉降纳米颗粒测量仪、TEM图像等结果相比较,表明超声衰减谱法测量纳米颗粒的结果是可信的。

关键词：纳米颗粒粒度分布高频超声超声衰减谱