宽频超声衰减法测量河流泥沙粒径分布

摘要

宽频超声波通过河流泥沙悬浊液的声衰减谱包含了泥沙的颗粒粒度信息。采用超声耦合相模型和散射模型的叠加描述河流泥沙悬浊液中超声衰减行为,宽频超声换能器测量得到2～7.5MHz间泥沙悬浊液声衰减谱,结合独立模式的最优正则化反演算法,获得了相同体积分数不同粒径分布下和相同粒径分布不同体积分数下泥沙的颗粒粒径分布。结果表明,宽频趋声衰减法能较好地区分3种不同粒径分布的泥沙,并且在体积分数3.8％至8.5％范围间,测量得到的平均粒径受浓度变化影响较小。将超声法测量结果与显微镜图像法测量结果相比较,两种方法得到的粒径分布趋势较为一致,平均粒径较为吻合。本文中所设计的实验装置具有非入侵式、结构简单、数据实时处理等优势,适合河流泥沙粒径分布的在线测量。