[發明專利]雙激光或多激光掃瞄時間間隔矯正方法

有效

• 申請號: 201310282892.4
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103308724A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 廖謙
• 申請（專利權）人: 南京昊控軟件技術有限公司
• 主分類號: G01P21/02
• 分類號: G01P21/02;G01P5/20
• 代理公司: 北京市振邦律師事務所 11389
• 代理人: 李朝輝

技術領域

本發明涉及流體測量技術領域，具體涉及一種雙激光或多激光掃瞄時間間隔矯正方法。

背景技術

雙激光（或多激光）掃瞄式粒子圖像測速系統是在傳統粒子圖像測速系統的基礎上發展起來的應用于實驗室和現場的新型流場測試技術。為了測量高速流場，雙激光或多激光被引入到測速系統中，通過使用振鏡將不同顏色或偏振方向的激光束先后掃瞄測量流場，所拍攝的顆粒圖像可根據顏色或偏振方向分光判別其成像的先后順序，從而可利用PIV的子圖像相關分析來實現對流場的測量。由于顆粒的兩次曝光時間差Δt可由調節雙激光束的夾角來控制，而激光束本身可以以相對較慢的速度掃過流場，這樣在提高粒子圖像亮度的同時不會影響Δt。這樣的設計使得用低功率連續激光測量高速流體成為可能。

在理想狀況下，雙激光或多激光掃瞄空間中一點的時間間隔可達到恒定，但在具體實踐中，由于激光入水后的折射、振鏡加速度和示蹤粒子本身運動等影響，此時間間隔很難達到恒定，并隨流動條件變化。若不對這些不恒定的時間間隔進行誤差矯正，將極大的影響粒子圖像測速系統的測量精度和可靠運行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是雙激光或多激光掃過運動中的某一示蹤粒子的時間間隔不恒定的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種雙激光或多激光掃瞄時間間隔矯正方法，包括以下步驟：A10、利用激光在TTL控制下高頻開關的特性，在一次全掃描過程中產生一系列激光光柵圖像；A20、通過記錄每束激光光束的激發時間，建立激光光束到達任意像素點的時間映射圖；A30、通過對兩束激光光束的時間映射圖求差，得到實際的△t，從而實現在掃瞄式粒子圖像測速中，對運動粒子圖像曝光時間間隔的精確計算。

在上述雙激光或多激光掃瞄時間間隔矯正方法中，在步驟A20中，獲取激光光柵圖像行與所有激光光束的交叉點，并使用多項式函數對這些交叉點和對應的到達時間之間進行曲線擬合，獲取多項式擬合方程式，利用得到的多項式擬合方程式計算激光光柵圖像行上每個像素的激光光束到達時間，從而建立任意像素點的激光光束到達時間映射圖（Time?of?Beam?Arrival,即TBA）。

在上述雙激光或多激光掃瞄時間間隔矯正方法中，在步驟A30中，實際測量中一個粒子在兩次曝光下的動態時間間隔△t，可以用如下公式估算：△t=TBA（激光光束2，x2,y2）-TBA（激光光束1，x1,y1）這里（x1,y1）和（x2,y2）為粒子兩次曝光的圖像二維位置坐標。

本發明通過創建光束到達任意像素點的時間映射圖對這些誤差進行矯正，從而實現使用雙激光或多激光掃描的粒子圖像測速系統的精確與可靠運行。

附圖說明

圖1為相機快門、激光TTL和鏡面角度的同步控制信號圖；

圖2為激光光柵圖（左）和通過圖像處理重構的激光束位置信息圖（右）。

具體實施方式

本發明提供的雙激光或多激光掃瞄時間間隔矯正方法包括以下步驟：

A10、利用激光在TTL控制下高頻開關的特性，在一次全掃描過程中產生一系列激光光柵圖像。

A20、通過記錄每束激光光束的激發時間，建立激光光束到達任意像素點的時間映射圖。具體方法如下：獲取激光光柵圖像行與所有激光光束的交叉點，并使用多項式函數對這些交叉點和對應的到達時間之間進行曲線擬合，獲取多項式擬合方程式，利用得到的多項式擬合方程式計算激光光柵圖像行上每個像素的激光光束到達時間，從而建立任意像素點的激光光束到達時間映射圖（Time?of?Beam?Arrival,即TBA）。

A30、通過對兩束激光光束的時間映射圖求差，得到實際的△t，從而實現在掃瞄式粒子圖像測速中，對運動粒子圖像曝光時間間隔的精確計算。具體方法如下：實際測量中一個粒子在兩次曝光下的動態時間間隔△t，可以用如下公式估算：△t=TBA（激光光束2，x2,y2）-TBA（激光光束1，x1,y1）這里（x1,y1）和（x2,y2）為粒子兩次曝光的圖像二維位置坐標。