相位多普勒粒子分析仪(PDPA)简介

相位多普勒粒子分析仪（PDPA）简介

测量原理

相位多普勒粒子分析仪（Phase Doppler Particle Analyzer，简称PDPA），顾名思义是利用多普勒效应来测量运动粒子的相关特性。它是由激光多普勒测速仪（Laser Doppler Velocimeter，简称LDV）发展而来的，至今已有近二十年的历史。

相位多普勒粒子分析仪所依据的基本光学原理是Lorenz－Mie散射理论，一般包括激光器、入射光学单元、接收光学单元、信号处理器和数据处理系统等几部分。如同声波的多普勒效应一样，光源与物体相对运动也具有多普勒效应。在相位多普勒粒子分析仪中，依靠运动微粒的散射光与照射光之间的频差来获得速度信息，而通过分析穿越激光测量体的球形粒子反射或折射的散射光产生的相位移动来确定粒径的大小。

仪器配置

本仪器是美国Aerometrics公司生产的二维相位多普勒粒子分析仪，配备320mw氩离子风冷激光器（Argon Ion Laser）、激光耦合器（Fiber Driver）、RSA信号处理器（Real-Time Signal Analyzer）、数据处理系统以及激光发射（Transmitter）和接收器（Receiver）等。长达10m的激光传输光纤和国产三维坐标架使得该仪器对不同的试验模型具有较强的适应性。一般情况下，它的测速范围是-90～283m/s，可测粒径范围是0.5～90µm，此范围还可通过更换发射镜头加以扩大。

应用及成果

相位多普勒粒子分析仪最初是被用于对喷雾流动的测量，后来又逐渐扩展到喷射火焰和两相湍流等的研究，最近又在气固流化床动力学研究方面获得了较好的应用。只是由于光学限制，它目前还只能被用在固体浓度较低的环境中。但由于相位多普勒粒子分析仪能够提供丰富、定量、实时的两相流动信息，且测量的

精确度较高，因而逐渐成为了一个研究多相动态流动特性的强有力工具。

本实验室已经利用该仪器测量了二维床不同截面上气固两相的轴向和侧向速度、颗粒直径、颗粒数密度以及局部瞬时颗粒速度、粒径随时间的动态变化行为。获得了提升管中局部气固滑移速度截面分布的细致特征、表观操作气速与颗粒浓度对提升管内气粒两相流动的影响规律，以及局部颗粒成簇结伴运动与单颗粒分散运动的微观不均匀特性。目前正在利用该仪器进行气固循环流化床稀相区中颗粒团聚物的研究。

发表论文

1.孙国刚, 钱贵华, 李静海. 循环流化床稀相流动局部空隙率的测

量.化工冶金, 1996, 17(3): 242-247.

2.钱贵华，孙国刚，李静海. PDPA测量体积对测量结果的影响. 化工

冶金, 1997, 17(4): 325-330.

3.钱贵华，李静海，孙国刚. 循环流化床中流动结构的动态变化.化工

冶金, 1997, 18(1): 43-48.

4.孙国刚，李静海. 激光多普勒流动测量技术在颗粒流体两相流中的

应用. 粉体技术, 1997, 3(3)：25-32.

5.Qian, G., Sun, G., Wen, L., Li, J. Micro-scale Measurement of

Dynamic Flow Structure in Circulating Fluidized Beds. Powder Technology,

1998, 100: 76-77.

6.孙国刚，李静海. 粒径分布对循环流化床内颗粒速度分布的影响.

粉体技术, 1998,4(1)：1-5..

7.孙国刚, 李静海, 巩馥洲, 骆顺龙, 马志明. 颗粒流体两相流动的

随机分析, 科学通报, 2000, 45(3): 256-259.