DD142606A1

DD142606A1 - METHOD AND MEASURING PROBE FOR PARTICLE SPEED, PARTICLE SIZE AND PARTICLE CONCENTRATION DISTRIBUTIONS

Info

Publication number: DD142606A1
Application number: DD20608278A
Authority: DD
Inventors: Alfred Hoffmann; Dieter Petrak
Original assignee: Alfred Hoffmann; Dieter Petrak
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1980-07-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der lokalen Verteilungen von Geschwindigkeit, Größe und Konzentration von Teilchen in einem Strömungsmittel ohne Probenahme. In der Verfahrenstechnik und ähnlichen Bereichen existieren in Apparaten und Rohrleitungen Mehrphasenströmungen, dis im Sinne einer optimalen Prozeßführung transportiert oder verarbeitet werden müssen. Dazu ist die kontinuierliche, lokale Messung der Geschwindigkeit, Größe und Konzentration der Teilchen notwendig. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die gleichseitige Messung dieser Größen unabhängig von der Art der Mehrphasenströmung mit vertretbarem Aufwand durchzuführen, wobei aus der gemessenen Größe der Teilchengeschwindigkeit auf die Anströmrichtung der Teilchen geschlossen v/erden kann. Die Aufgabe wird dadurch' gelöst, daß flexible Lichtleitfasern in einer kombinierten Lichtabsorptions-/ Lichtreflexionssonde in Verbindung mit einer Beleuchtungseinrichtung, opto-elektronischen Wandlern, Verstärkern, Impulszähler, Frequenzanalysator, Impulsformstufe, Torschaltung, Quarzgenerator, Zähler, Speicher ur.d Digitalrechner angewendet werden. Im Meßraum der Sonde verursachen die Teilchen Absorptions- oder Reflexionsimpulse, die zu ihrer Geschwindigkeits-, Größen- und Konzentrationsmessung umgewandelt, registriert und ausgewertet werden.The invention relates to a method and a device for continuous measurement of local distributions of speed, Size and concentration of particles in a fluid without Sampling. In process engineering and similar fields exist in apparatuses and pipelines multiphase flows, dis transported or processed in the sense of optimal process control Need to become. This is the continuous, local measurement of Speed, size and concentration of the particles necessary. The The aim of the invention is the equilateral measurement of this Sizes regardless of the type of multiphase flow with justifiable To carry out effort, with the measured size of the Particle velocity on the direction of flow of the particles closed v / ground. The problem is solved by ' flexible optical fibers in a combined light absorption / Light reflection probe in conjunction with a lighting device, opto-electronic converters, amplifiers, pulse counters, Frequency analyzer, pulse shaping stage, gate circuit, quartz generator, Counter, memory ur.d digital computer to be applied. In the measuring room the Probe, the particles cause absorption or reflection pulses, the for their speed, size and concentration measurement be converted, registered and evaluated.

Description

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Title of the invention

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der lokalen Verteilungen von Geschwindigkeit, Größe und Konzentration von Teilchen in einem Strömungsmittel ohne Probenahme.Method and apparatus for continuously measuring the local distributions of velocity, size and concentration of particles in a fluid without sampling.

Field of application of the invention

In Apparaten und Rohrleitungen der chemischen Verfahrenstechnik und ähnlichen technischen Bereichen existieren Mehrphasenströmungen, deren physikalischer Zustand die Prozeßfuhrung beeinflußt. Die Strömungsmittel solcher Mehrphasenströmungen können flüssig oder gasförmig sein, die dispergierte Phase kann aus festen, flüssigen odsr gasförmigen Teilchen bestehen. Diese Teilchen charakterisieren durch ihre Geschwindigkeit, GröiBe und Konzentration die Mehrphasenströmung. Eine optimale Prozeßführung in den unterschiedlichsten Apparaten der Technik hängt in vielen Fällen von der Messung und Einhaltung bestimmter Sollwerte der Geschwindigkeit,' Größe und Konzentration der Teilchen ab. Dazu ist eine kontinuierliche Messung der lokalen Verteilungen dieser Größen in der Mehrphasenströmung ohne Probenahme erforderlich.In apparatuses and pipelines of chemical engineering and similar technical fields there are multiphase flows, the physical state of which affects the process control. The fluids of such multiphase flows may be liquid or gaseous, and the dispersed phase may be solid, liquid or gaseous particulates. These particles characterize the multiphase flow by their speed, size and concentration. Optimal process control in a wide variety of apparatuses in many cases depends on the measurement and compliance with certain speed, size and concentration targets. This requires a continuous measurement of the local distributions of these quantities in the multiphase flow without sampling.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Die bekannten technischen Lösungen sind einmal von der Art der Mehrphasenströmung abhängig und zum anderen nur für bestimmte Meßgrößen, z.B. die Teilchengeschwindigkait oder die Teilchenkonzentration ausgelegt. Ferner sind direkte, kontinuierlicheThe known technical solutions are once dependent on the type of multi-phase flow and on the other hand only for certain quantities, e.g. the Teilchengeschwindigkait or the particle concentration designed. Further, direct, continuous

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Messungen in technischen Apparaten mit den bekannten Lösungen meistens nicht möglich; deshalb sind mehr oder weniger aufwendige Probezuführungen zum Meßgerät erforderlich. Bekannt sind strömungsmechanische, elektromagnetische und elektronische Verfahren. Zu den strömungsmechanischen Verfahren zählen der Einsatz der Prallplatte, eines Piezokristall,des Impulsgerätes und die geschwindigkeitsgleiche Absaugung·eines Teilstromes aus der Mehrphasenströmung über einen Fliehkraftabscheider. Nach der OS-2508647 wird zur Teilchengrößenbestimmung in einer Staub-Gas-Dispersion ein Teilstrom abgetrennt und über mehrere Fliehkraftabscheider mit bekannter Abscheidecharakteristik geführt. Die Teilchengröße disperser Feststoffe von in Rohren strömenden Gasen wird nach der AS-1810711 mit Hilfe einer Meßdüse nach einem Differenzdruckverfahren und anschließender mathematischer Auswertung gewonnen. Es sind auch Verfahren bekannt,mit denen die Geschwindigkeit und Konzentration von Teilchen in einem Strömungsmittel unter Ausnutzung des Doppier-Effekts -z.B. nach der AS-1800860- oder nach dem Interferenzstreifenverfahren -z.B. nach der AS-1953630- bestimmt werden können. Diese Verfahren erfordern transparente Strömungen und transparente Fenster in den Apparaten. Sehr verbreitet sind Verfahren, die auf einer Laufzeitmessung von Teilchen zwischen zwei Raumpunkten beruhen. Während einzelne determinierte Signale leicht zu verarbeiten sind, erfordern statistisch schwankende Signale den Einsatz der Korrelationsmeßtechnik. Eine Laufzeitmessung mit Einzelsignalen kann durch die Verwendung von radioaktiven, magnetischen oder optischen Tracern (Farbstoffe] erzielt warden. LaufZeitmessungen mit der Korrelationsmeßtechnik können mit optischen, akustischen oder elektronischen Mitteln durchgeführt werden. Bekannt ist eine Reflexionssonde aus flexiblen Lichtleitern zur Messung der Teilchengeschwindigkeit und -größe (A New Method for Evaluating the Size of Moving Particles with a Fiber Optic Probej K.Dki, T.-Akehata and T.Shirai, Powder Technology 11, '1975, S. 51... 57). Für die kontinuierliche Teilchengrößenbestimmung in technischen Prozessen sind die unmittelbaren Zäh!verfahren in ihrer jetzigen. Form nicht geeignet. ManMeasurements in technical apparatuses with the known solutions are usually not possible; therefore more or less expensive trial leads to the meter are required. Fluidic, electromagnetic and electronic methods are known. Flow-mechanical processes include the use of the baffle plate, a piezocrystal, the impulse device and the equal speed extraction of a partial flow from the multiphase flow via a centrifugal separator. According to OS-2508647, a partial flow is separated for particle size determination in a dust-gas dispersion and passed through several centrifugal separators with known separation characteristics. The particle size of disperse solids flowing in pipes gases is obtained according to the AS-1810711 using a measuring nozzle by a differential pressure method and subsequent mathematical evaluation. Methods are also known whereby the velocity and concentration of particles in a fluid can be exploited by utilizing the Doppier effect - e.g. according to the AS-1800860 or interference fringe method - e.g. can be determined according to AS-1953630-. These methods require transparent flows and transparent windows in the appliances. Very common are methods based on a transit time measurement of particles between two spatial points. While single deterministic signals are easy to process, statistically varying signals require the use of the correlation technique. Runtime measurement with single signals can be achieved by the use of radioactive, magnetic or optical tracers (dyes) .Continuous measurements with the correlation measuring technique can be carried out by optical, acoustic or electronic means.A known is a reflection probe made of flexible light guides for measuring the particle velocity and size (A New Method for Evaluating the Size of Moving Particles with a Fiber Optic Probe J. K.Dki, T. Akehata and T.Shirai, Powder Technology 11, 1975, pp. 51-57.) For continuous particle size determination in In technical processes, the immediate tough methods in their current form are not suitable

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versucht deshalb einerseits bekannte Verfahren für die kontinuierliche Messung einzurichten oder andererseits geeignete unmittelbare Zählverfahren zu entwickeln. Eine Reihe bekannter Verfahren wird z.B. in einer Bypaßleitung eingesetzt: Coulter-Counter-ZMhler nach WP-35872 oder Streulichtzähler nach OS-231551.1. Nach dem WP-81002 wird aus Intensität und Frequenz der von den Teilchen ausgestrahlen Fluoreszenzstrahlung die mittlere TeilchengröBenverteilung bestimmt. Schließlich ist auch ein eigenes Patent zur kontinuierlichen lokalen Bestimmung der Geschwindigkeit, Größe und Konzentration der Teilchen bekannt (WP-128995, "Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeiten, Größen und Konzentrationen von Teilchen in einem Strömungsmittel"). Danach wird die Geschwindigkeitsmessung nach einem Laufzeitverfahren vorgenommen.Therefore, on the one hand, attempts to set up known methods for continuous measurement or, on the other hand, to develop suitable direct counting methods. A number of known methods are described e.g. used in a bypass line: Coulter Counter ZMhler according to WP-35872 or scattered light counter according to OS-231551.1. According to WP-81002, the mean particle size distribution is determined from the intensity and frequency of the fluorescence radiation emitted by the particles. Finally, a separate patent is also known for the continuous local determination of the velocity, size and concentration of the particles (WP-128995, "Method and Apparatus for Measuring Velocities, Quantities and Concentrations of Particles in a Fluid"). Thereafter, the speed measurement is carried out according to a transit time method.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein kontinuierliches Nassen der lokalen Verteilungen von Geschwindigkeit, Größe und Konzentration von Teilchen in einem Strömungsmittel ohne Probenahme und mit vertretbarem betriebstechnischen Aufwand zu ermöglichen. Prozesse der chemischen Verfahrenstechnik und anderer technischer Bereiche, in denen feste, flüssige oder gasförmige disperse Stoffe transportiert oder verarbeitet werden, können damit in ihrem Wirkungsgrad und in Bezug auf die Qualität ihrer Produkte verbessert werden. Daneben ist eine automatisierte Überwachung solcher Prozesse möglich.The object of the invention is to allow continuous wicking of local distributions of velocity, size and concentration of particles in a fluid without sampling and with reasonable operational expense. Processes of chemical engineering and other technical fields in which solid, liquid or gaseous disperse substances are transported or processed can thus be improved in their efficiency and in terms of the quality of their products. In addition, automated monitoring of such processes is possible.

Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation d the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen in einem beliebigen Strömungsmittel und in ihm ortsabhängig die Verteilung von Geschwindigkeit, Größe und Konzentration der Teilchen kontinuierlich gemessen werden kann, ohne daß eine Probenahme erforderlich ist. Der dazu notwendige meßtechnische Aufwand soll in vertretbaren betriebstechnischen und ökonomischen Grenzen gehaltenThe invention has for its object to develop a method and an apparatus with which in any fluid and in it, depending on location, the distribution of speed, size and concentration of the particles can be continuously measured without sampling is required. The necessary metrological effort is kept in reasonable operational and economic limits

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werden. Bezüglich der Meßgröße Teilchengeschwindigkeit soll das Verfahren richtungsempfindlich sein.become. With regard to the measured variable particle velocity, the method should be sensitive to direction.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß flexible Lichtleitfasern als Lichtgeber und weiterhin in linearer Anordnung mit gleichen, genau definierten Abständen als Lichtempfänger und in Verbindung mit einer Beleuchtungseinrichtung, opto-elektronischen Wand"lern, Verstärkern, Impulszähler, Frequenzanalysator, Impulsformer, Torschaltung, Quarzgenerator, elektronischem Zähler und Speicher und einem Digitalrechner verwendet werden. Bei der linearen Anordnung der Lichtempfängerfasern werden möglichst viele Lichtleitfasern so positioniert, daß sie hintereinander äquidistant in einer Richtung liegen. Der Abstand zwischen je zwei benachbarten Lichtleitfasern ist damit konstant. Die Anordnung die flexiblen Lichtleitfasern als Lichtgeber und als Lichtempfänger auf den Meßflanken der Sonde wird so vorgenommen, daß sich eine Kombination der bekannten Verfahren nach der Lichtabsorptions- und Lichtreflexionsmethode ergibt. Die Teilchen, die den Meßraum der Sonde passieren und deren Bewegungsrichtung mit der Richtung der linear in einer Reihe angeordneten Lichtempfängerfasern übereinstimmt, erzeugen Lichtabsorptions- bzw. Lichtreflexionsimpulse, die von opto-elektronischen Wandlern in elektrische Spannungsimpulse umgewandelt werden. Ist die Geschwindigkeit eines Teilchens im Meßraum der Sonde konstant, so besitzen alle erzeugten Spannungsimpulse den gleichen * zeitlichen Abstand T, der umgekehrt proportional dem Betrag der Teilchengeschwindigkeit ist. Damit ist eine Proportionalität zwischen Teilchengeschwindigkeit und Frequenz der erzeugten Spannungsimpulse gegeben. Diese Frequenz ist richtungsempfindlich, d.h. abhängig von der Richtung der anströmenden Teilchen. Sie wird von einem Frequenzanalysator erfaßt, digitalisiert, einer Speichereinheit und dann einem Digitalrechner zugeführt. Als Frequenzanalysator kann wahlweise ein Oszillograph, ein Frequenz-Spannungs-Konverter, ein Frequenz-Such-Diskriminator (Nachlaufschaltung!) oder ein On-line-Computsr eingesetzt werden. Die Breite des von einem Teilchen erzeugtsn Impulses ist proportional zur Teilchengröße (statistische Sehnsnlänge nach Fsret}. Zur Be-According to the invention the object is achieved in that flexible optical fibers as light source and further in a linear arrangement with the same, well-defined distances as a light receiver and in conjunction with a lighting device, opto-electronic wall "learning, amplifiers, pulse counter, frequency analyzer, pulse shaper, gate circuit, quartz generator In the linear arrangement of the light-receiving fibers as many optical fibers are positioned so that they are equidistantly behind each other in one direction.The distance between each two adjacent optical fibers is thus constant.The arrangement of the flexible optical fibers as Light transmitter and as a light receiver on the measuring edges of the probe is made so that there is a combination of the known methods according to the light absorption and light reflection method The particles that pass through the measuring space of the probe and whose direction of movement coincides with the direction of the linearly-arranged light-receiving fibers, generate light-absorption pulses which are converted into electrical voltage pulses by opto-electronic converters. If the velocity of a particle in the measuring space of the probe is constant, then all the generated voltage pulses have the same time interval T, which is inversely proportional to the magnitude of the particle velocity. This gives a proportionality between particle velocity and frequency of the generated voltage pulses. This frequency is direction sensitive, i. depending on the direction of the inflowing particles. It is detected by a frequency analyzer, digitized, fed to a memory unit and then to a digital computer. The frequency analyzer can be either an oscilloscope, a frequency-voltage converter, a frequency-search discriminator (trailing circuit!) Or an on-line computsr. The width of the momentum generated by a particle is proportional to the particle size (statistical length of length after Fsret).

Stimmung der Teilchengröße werden die von einer Einzelfaser innerhalb der linearen äquidistanten Anordnung der Lichtempfängerfasern aufgenommenen Lichtimpulse nach ihrer opto-elektronischen Wandlung und Verstärkung einer Impulsformstufe zugeführt. Sie besteht aus einem Schmitt-Trigger, mit dem aus der zugeführten Eingangsspannung eine Rechteckspannung geformt, die anschließend durch ein Differenzierglied in Nadelimpulse umgewandelt wird. Diese Nadelimpulse sind für den Betrieb der Torschaltung notwendig. Die Impulsfolge des Quarzgenerators läuft auf einen Zähler, dessen Ergebnis gespeichert wird. Die Berechnung der Teilchengröße wird im Digitalrechner mit Hilfe des gleichzeitig ermittelten und abgespeicherten Wertes der Teilchengeschwindigkeit vorgenommen. Der Durchmesser der Einzelfaser muß auf den zu untersuchenden Teilchengrößenbereich von 10 um...5 mm abgestimmt werden. Die Resultate des Impulszählers liefern den jeweiligen Massenfluß in Teilchen/Sekunde bzw. in Verbindung mit der Teilchengeschwindigkeit die räumliche Teilch en kon ze nt ra't ion .Mood of the particle size are fed to the light pulses received by a single fiber within the linear equidistant arrangement of the light-receiving fibers after their opto-electronic conversion and amplification of a pulse shaping stage. It consists of a Schmitt trigger with which a rectangular voltage is formed from the supplied input voltage, which is then converted by a differentiating element into pin pulses. These needle pulses are necessary for the operation of the gate. The pulse sequence of the quartz generator runs on a counter whose result is stored. The calculation of the particle size is carried out in the digital computer with the help of the simultaneously determined and stored value of the particle velocity. The diameter of the single fiber must be matched to the particle size range of 10 μm to 5 mm to be examined. The results of the pulse counter provide the respective mass flow in particles / second or, in conjunction with the particle velocity, the spatial particle concentration.

Dem Bekannten gegenüber besteht das Verfahren darin, mit einer kombinierten Lichtabsorptions- und Lichtreflexionssande das kontinuierliche Messen der lokalen Verteilungen von Geschwindigkeit, Größe und Konzentration der Teilchen in einem Strömungsmittel vorzunehmen, ohne daß eine Probenahme erforderlich ist und ohne den elektronischen Aufwand der Kcrr'elationsmeßtechnik für die Bestimmung der Teilchengeschwindigkeit zu betreiben. Außerdem kann die Richtungsverteilung der Teilahengeschwindigkeit im Meßvolumen gemessen werden. Das Strömungsmittel kann gasförmig oder flüssig, die zu messenden Teilchen können fest, gasförmig (Blasen) oder flüssig (Tropfen) sein. Außer der Sondenanströmung erfährt der verfahrenstschnische Prozeß keinerlei störende Beeinflussung oder Unterbrechung zwecks Probenahme.To the known, the method is to use a combined light absorption and light reflecting sands to continuously measure the local distributions of velocity, size and concentration of the particles in a fluid, without the need for sampling and without the electronic expense of the crimping technique to operate the determination of particle velocity. In addition, the direction distribution of the Teilahengeschwindigkeit can be measured in the measuring volume. The fluid may be gaseous or liquid, and the particles to be measured may be solid, gaseous (bubbles) or liquid (drops). Apart from the probe inflow, the procedural process does not experience any disturbing influence or interruption for the purpose of sampling.

embodiment

Wie das Verfahren im einzelnen angewendet und wie die zu seiner Durchführung gebrauchte kombinierte Lichtabsorptions-ZLichtreflexionssonde beschaffen sein kann, ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt wird. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenHow the method is applied in detail and how the combined light absorption Z-light reflection probe used to carry it out can be obtained from the following description and the drawings, in which an embodiment is shown. In the accompanying drawings show

Fig.1: einen Längsschnitt durch eine Rohrleitung, in der eine Mehrphasenströmung eingeschlossen ist, mit einer kombinierten Lichtabsorptions-ZLichtreflexionssonde, Fig.2: einen Querschnitt nach Fig.1, Fig.3: die Frontseite der Meßflanke für die Lichtempfängerfasern und das Reflexionslichtleitbündel,1 shows a longitudinal section through a pipeline in which a multiphase flow is included, with a combined light absorption ZRichtichtondonde, Figure 2: a cross section according to Figure 1, Figure 3: the front side of the measuring edge for the light receiving fibers and the reflection Lichtleitbündel,

Fig.4: die Frontseite der Meßflanke für das Absorptionslichtleitbundel, Fig.5: das Schema für die Schaltung der Meßeinrichtung.4: the front side of the measuring flank for the absorption optical fiber bundle, FIG. 5: the diagram for the circuit of the measuring device.

In einer Rohrleitung 1 bewegt sich eine Mehrphasenströmung kontinuierlich in der Bewegungsrichtung 13 der Teilchen 12 als disperse Phase. In diese Rohrle.itung 1 ragt eine kombinierte Lichtabsorptions-/Lichtreflexionssonde 2 hinein, die in den Verschiebungsrichtungen 3.'. . 6 und in der Drehrichtung 7 lokal bewegt werden kann. Diese Sonde 2 besteht aus dem Reflexionslichtleitbündel 11 als Li'chtgeber, dem Absorptionslichtleitbünäel 10 als Lichtgeber und flexiblen Lichtempfängerfasern 15, die auf der Frontseite der Meßflanke 9 als optische Wirkungsfläche in einer Reihe äquidistant angeordnet sind. Das Lichtleitbündel 14 der Lichtempfängerfasern 15 wird gemeinsam mit dem Reflexions-, lichtleitbündel 1T von der Meßflanke 9 aufgenommen, während die Meßflanke B nur das Absorptionslichtleitbundel 10 als Lichtgeber enthält. Die Teilchen 12, die in Bewagungsrichtung 13 den Meßraum der Sonde 2 zwischen ihren Flanken B und 9 passieren, erzeugen an den im Abstand" 16· äquidistant angeordneten Lichtempf ängsrfasern 15 Lichtabsorptions- oder Lichtreflexionsimpulse. Als Lichtgsber'dient entweder das Absorptionslichtleitbundel 10 mit seinen Lichtleitfasern 18 oder das Reflexionslichtleitbündel 11 mit seinen Lichtleitfasern 17. Die Lichtimpulse werden vonIn a pipeline 1, a multiphase flow moves continuously in the direction of movement 13 of the particles 12 as a disperse phase. In this Rohrle.itung 1 projects a combined light absorption / light reflection probe 2, which in the displacement directions 3. '. , 6 and in the direction of rotation 7 can be moved locally. This probe 2 consists of the reflection Lichtleitbündel 11 as Li'chtgeber, the Absorptionslichtleitbünäel 10 as a light source and flexible light receiver fibers 15 which are arranged on the front side of the measuring edge 9 as an optical effective area in a row equidistant. The Lichtleitbündel 14 of the light receiving fibers 15 is taken together with the reflection, Lichtleitbündel 1T of the measuring edge 9, while the measuring edge B contains only the Absorptionslichtleitbundel 10 as a light generator. The particles 12, which pass the measuring space of the probe 2 between their flanks B and 9 in the direction of wear 13, generate light absorption or light reflection pulses at the equidistantly arranged light receiving fibers 15. Either the absorption optical waveguide 10 with its optical fibers serves as the light source 18 or the reflection light guide 11 with its optical fibers 17. The light pulses are from

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den opto-elektronischen Wandlern 21 in Spannungsimpulse umgewandelt und den Verstärkern 22 zugeführt. Die Teilchen 12, die im Meßraum der Sonde 2 eine konstante Geschwindigkeit besitzen und deren Bewegungsrichtung 13 mit der Anordnungsrichtung der Lichtempfängerfasern 15 übereinstimmt, erzeugen eine Impulsfolge, deren Impulsanzahl gleich der Anzahl der Lichtempfängerfasern entspricht und deren Frequenz proportional der Teilchengeschwindigkeit ist. Die Bestimmung der Frequenz wird von einem Frequenzanalysator 24 vorgenommen, das Ergebnis wird dem Speicher 29 und dem Digitalrechner 30 zugeführt. Zur Bestimmung des Flassenflusses bzw. der räumlichen Teilchenkonzentration werden die Spannungsimpulse, die von der Einzelfaser 19 herrühren, von einem Impulszähler·23 registriert. Die gleiche Einzelfaser 19 wird auch zur Ermittlung der Teilchengröße benutzt. Ihre verstärkten Spannungsimpulse, deren Breite proportional zur Teilchengröße ist, werden einer Impulsformstufe 25, deren Schmitt-Trigger und Differenzierglied Nadelimpulse zum Schaltbetrieb der Torschaltung 26 liefern. Entsprechend der Impulsbreite bzw. der Teilchengröße werden von einem Zähler 28 die Impulse eines Quarzgenerators 27 gezählt und dem Speicher 29 sowie dem Digitalrechner 30 zugeführt. Vom Digitalrechner 30 wird mit Hilfe der zuvor ermittelten Teilchengeschwindigkeit bei bekanntem Durchmesser der Einzelfaser 19 die Teilchengröße berechnet.the opto-electronic converters 21 are converted into voltage pulses and the amplifiers 22 supplied. The particles 12, which have a constant velocity in the measuring space of the probe 2 and whose direction of movement 13 coincides with the arrangement direction of the light-receiving fibers 15, generate a pulse train whose number of pulses equals the number of light-receiving fibers and whose frequency is proportional to the particle velocity. The determination of the frequency is performed by a frequency analyzer 24, the result is supplied to the memory 29 and the digital computer 30. In order to determine the flux flow or the spatial particle concentration, the voltage pulses which originate from the individual fiber 19 are registered by a pulse counter. The same monofilament 19 is also used to determine the particle size. Their amplified voltage pulses whose width is proportional to the particle size, a pulse shaping stage 25, the Schmitt trigger and differentiator supply needle pulses to the switching operation of the gate 26. In accordance with the pulse width or the particle size, the pulses of a quartz generator 27 are counted by a counter 28 and supplied to the memory 29 and to the digital computer 30. From the digital computer 30, the particle size is calculated using the previously determined particle velocity with a known diameter of the individual fiber 19.

Claims

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invention claim

A method of continuously measuring the local distributions of velocity, size and concentration of particles in a non-sampled fluid, characterized in that a combined light absorption / reflection probe (2) is placed in any multiphase flow in which particles ( 12), which cause between the measuring flanks (8) and (9) of the probe (2) a frequency of light absorption or light reflection pulses supplied by flexible optical fibers as light-receiving fibers (15) to opto-electronic converters (21), amplifiers (22 ), for measuring the particle velocity of a frequency analyzer (24) detected, for measuring the Teilchenkon-

A pulse counter (23) registered, - shaped to measure the particle size in a pulse shaping stage (25) and a gate circuit (26) a quartz generator (27) and a counter (28), a memory (29) and a digital computer ( 30) for determining the result.

2. Combined light absorption / light reflection probe (2) for carrying out the method for continuously measuring the local distributions of velocity, size and concentration of particles in a fluid without sampling, characterized in that flexible optical fibers as light receiving fibers (15) on the front side of the measuring flank

(9) are arranged as optical action surface so that they lie in an equidistant succession in a row, which is brought during the measurement with the direction of movement (13) of the particles (12) 'in agreement.

A combined light absorption / reflection optical probe (2) for performing the method of continuously measuring the local distributions of velocity, size and concentration of particles in a non-sampled fluid, characterized in that flexible optical fibers (18) are used as the absorption optical fiber bundles (10). in the measuring edge (8) as a light transmitter and flexible optical fibers (17) as a reflection light guide (1.1) in the measuring edge (9) as a light source together

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with equidistant photoreceptor fibers (15) arranged in a row so that particles of different optical absorption or reflectivity in any multiphase flow are susceptible of separate quantitative detection with respect to the measures of speed, size and concentration.

Combined light absorption / light reflection probe (2) for carrying out the method for continuously measuring the local distributions of velocity, size and concentration of particles in a fluid without sampling, characterized in that of the equidistantly arranged in a row photoreceptor fibers (15) a single fiber ( 19) is used for particle size determination, which is tuned in its diameter to the particle size range to be examined in the multiphase flow.

For this purpose, drawings