光纤探针法如何测量颗粒速度及浓度
目前能够对颗粒的浓度和速度进行原位测量的仪器并不多，近年来学者在研究颗粒的速度测量时，多采用激光多普勒测速技术、高速影像分析法、光纤颗粒速度探头测量法、碰撞动量法、等速采样法等，对于颗粒的浓度测量，多采用截面成像技术、光纤探头浓度测量法、电容探头测量技术、压差法等。
颗粒速度测量
在对颗粒速度进行测量时，普遍认为激光多普勒测速技术拥有较高精度，且为非接触式测量，对流场无干扰，不过激光束容易受到颗粒的阻挡，因此颗粒浓度较高的时候测量受到局限，且设备系统复杂，使用要求高，不适合在恶劣的环境下使用；
高速影像分析法对流场没有干扰，在获得颗粒速度的同时还可以获得颗粒运动的方向和加速度，不过该方法基于复杂的图像分析技术，数据处理复杂，且对流场内的照明要求高，需采用示踪粒子，对于尺寸小、运动速度高的颗粒往往不能准确测量；
碰撞动量法和等速采样法最大的优点在于测量设备非常简单，但都属于间接测量，必须同时测量其它参数，通过计算得出颗粒速度，且对流场有干扰，测量精度不高，操作复杂。
颗粒浓度测量
在对颗粒浓度进行测量时，截面成像技术对流场无干扰，对于管壁附近以及复杂的流动仍能获得可靠数据，但X射线和γ射线截面成像技术所需的测量时间长，时间分辨率低，价格昂贵，测量复杂且需要安全防护；
电容法灵敏度高，制造简单，能有效测量局部颗粒浓度的瞬时值，不过电容探头对湿度、温度、静电条件等非常敏感，测量结果容易受到环境因素影响；
压差法常用于循环流化床，可测得截面的平均颗粒浓度，方法简单有效，设备结构简单，操作方便，且不干涉流场，但压力传感器的标定曲线往往会对结果的准确性有较大影响。
作为唯一能够同时测量速度和浓度的方法，光纤探头法在实际应用中具有很大优势。光纤探头法采用激光反射的原理，根据对光反射信号的分析，同时获得颗粒的速度和浓度，能够对工艺过程进行原位测量；光纤探头对压力等不敏感，测量结果不会受到环境的影响；对探头稍加改进即可适应高温高压的测量环境；设备简单，操作方便，对流场干扰小。
光纤探针测量原理
Part 1
浓度测量
光纤探针测量颗粒的浓度主要依据颗粒对光的反射，当颗粒浓度越高时，对激光的反射越强，也就是说反射光的强度与颗粒的浓度正相关，因此，可以通过反射光的强度来表征颗粒的浓度。
Part 2
速度测量
采用光纤探针法对颗粒流进行测量时，只要采样频率足够高，就可以捕捉到反射光信号强度随着颗粒群移动而产生的信号波动。这些信号的波动与颗粒的数量、形状、尺寸等有关，因此可以根据信号的波动表征颗粒群的信息。
如果布置有两组光纤，光纤之间的距离确定，即可得到两组信号，对信号进行相关性分析，可得到两组信号之间的时间差，结合光纤的距离，即可计算速度。同理，如果布置有三组光纤，即可分析出颗粒群的二维运动速度。
Part 3
测试系统
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在低浓度测量中，理论上仍可以建立标定曲线，但是由于低浓度下发反射光输出的电压信号较低，标定曲线的斜率较小，容易引起测量误差扩大，需要特别注意；
颗粒对光的反射与颗粒的粒径、形状、颜色等有关，对于不同的颗粒，需要分别进行浓度标定；
颗粒的颜色对反射光的强度影响很大，黑色颗粒对光有较强的吸收，因此反射光弱，可能导致信噪比太低而影响测量精度，可以通过控制激光的强度、采用特殊的镜头加以改善。
