[發(fā)明專利]紋影測量成像系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410068835.0
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103884486B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴國亮;孫志斌;代斌;王靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：?

光源，用于輸出光信號；以及沿所述光源輸出光信號路徑依次設(shè)置的第一聚焦透鏡、狹縫光闌、第一準(zhǔn)直透鏡、第二聚焦透鏡、刀口、第二準(zhǔn)直透鏡、數(shù)字微陣列反射鏡、匯聚透鏡和單點光電探測器，流場觀測區(qū)域位于第一準(zhǔn)直透鏡和第二聚焦透鏡之間；?

壓縮算法模塊，其與單點光電探測器電信號連接，用于重構(gòu)圖像，通過對圖像的紋影計算方法計算出觀測流場的結(jié)構(gòu)分布。?

2.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括反射鏡單元，其包括第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡設(shè)于所述第一準(zhǔn)直透鏡和所述流場觀測區(qū)域之間，用于將第一準(zhǔn)直透鏡的出射光反射進入流場觀測區(qū)域；所述第二反射鏡設(shè)于所述流場觀測區(qū)域與所述第二聚焦透鏡之間，用于將所述流場觀測區(qū)域的出射光反射至第二聚焦透鏡。?

3.如權(quán)利要求2所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述反射鏡單元中的反射鏡為寬帶介質(zhì)膜反射鏡、金屬膜反射鏡、介質(zhì)激光線反射鏡或冷熱反射鏡。?

4.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一渥拉斯頓棱鏡的鍥角與所述第二聚焦透鏡焦距之間滿足干涉條件。?

5.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光源是激光光源，所述激光光源為脈沖激光光源或連續(xù)激光光源，波長在400-800nm的可見光范圍。?

6.如權(quán)利要求5所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述激光光源的波長是405nm、445nm、473nm、488nm、515nm、640nm或660nm。?

7.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述狹縫光闌包括狹縫和針孔光闌，光闌是通過手動或電動調(diào)節(jié)或更換的光闌部件，或者?固定尺寸的標(biāo)準(zhǔn)型光闌。?

8.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字微陣列反射鏡采用反射式和透射式液晶空間光調(diào)制器。?

9.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述單點光電探測器為可見光光電探測器或單光子探測器。?

10.如權(quán)利要求9所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述單光子探測器為雪崩光電二極管、固態(tài)光電倍增管或超導(dǎo)單光子探測器。?

11.如權(quán)利要求1所述的紋影測量成像系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字微陣列反射鏡與所述單點光電探測器之間同步，所述數(shù)字微陣列反射鏡中的微鏡陣列每翻轉(zhuǎn)一次，所述單點光電探測器在該翻轉(zhuǎn)時間間隔內(nèi)累計探測到達(dá)所有光強，實現(xiàn)光電信號采集轉(zhuǎn)換，然后將電信號傳輸至所述壓縮算法模塊。?

12.一種紋影測量成像方法，其特征在于，所述方法包括：?

步驟1、光源輸出光信號，經(jīng)過第一聚焦透鏡聚焦后，通過狹縫光闌濾除雜散背景光；?

步驟2，經(jīng)過第一準(zhǔn)直透鏡擴束準(zhǔn)直后，入射到流場觀測區(qū)域；?

步驟3，由所述流場觀測區(qū)域出射的光束經(jīng)第二聚焦透鏡匯聚后，經(jīng)刀口在第二聚焦透鏡的焦點處切割光源像，把光線受流場的擾動轉(zhuǎn)變?yōu)橛涗浧矫嫔系墓鈴姺植迹?

步驟4，經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后入射到數(shù)字微陣列反射鏡，對光場進行隨機調(diào)制；?

步驟5，經(jīng)匯聚透鏡匯聚后入射到單點光電探測器，所述單點光電探測器將轉(zhuǎn)換得到的電信號輸送至壓縮算法模塊；?

步驟6，壓縮算法模塊經(jīng)過壓縮算法模塊重構(gòu)圖像，通過對圖像的紋影計算方法計算出觀測流場的結(jié)構(gòu)分布。?

13.如權(quán)利要求12所述的紋影測量成像方法，其特征在于，所述步驟2中，經(jīng)過第一準(zhǔn)直透鏡擴束準(zhǔn)直后的光束經(jīng)第一反射鏡反射后入射到流場觀測區(qū)域。?

14.如權(quán)利要求12所述的紋影測量成像方法，其特征在于，所述步驟3中，由所述流場觀測區(qū)域出射的光束經(jīng)第二反射鏡反射至所述第二聚焦透鏡匯聚。?

15.如權(quán)利要求12所述的紋影測量成像方法，其特征在于，?

所述步驟4中，入射的成像光信號通過系列光學(xué)變換后，傳輸?shù)綌?shù)字微陣列反射鏡上，數(shù)字微陣列反射鏡通過加載隨機矩陣A對其反射光進行光強調(diào)制；?

所述步驟5中，所述單點光電探測器組在對應(yīng)的數(shù)字微陣列反射鏡每次翻轉(zhuǎn)的時間間隔內(nèi)同時采樣，并將單點光電探測器轉(zhuǎn)換后的數(shù)值作為最終的測量值y；所述二值隨機測量矩陣A測量值y與一起作為壓縮算法模塊的輸入；?

所述步驟6中，選取合適的稀疏基使得成像x能由最少量的系數(shù)表示，通過壓縮感知算法進行信號重建偏折后的光強分布圖像；在對紋影法測量數(shù)據(jù)處理時，首先計算紋影圖的照度或?qū)Ρ榷龋浯螠y量出儀器光刀刀口的位移量，然后再計算出被測火焰在垂直于光刀刀口移動方向上的密度變化或密度值。?