[發明專利]紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫方法及系統

在審

• 申請號: 201510179114.1
• 申請日: 2015-04-15
• 公開（公告）號: CN104807501A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 陳方;劉洪
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;樊昕

1.一種紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫方法，其特征在于，利用磷光的長時間衰減特性和溫度敏感特性，采用圖像互相關算法和磷光光強衰減比分法形成高精度的圖像處理算法，通過分析測試區域中均勻分布的磷光示蹤粒子受紫外激光激發而形成的磷光灰度圖像，計算磷光示蹤粒子表征的運動軌跡、位移和速度場以及對應的溫度場等多物理場信息。

2.根據權利要求1所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫方法，其特征在于，所述圖像互相關算法是利用自適應步長和大規模并行算法對磷光灰度圖像進行非線性信號分析和分級漸進分析，快速實現一個激光脈沖周期內2幅圖像之間的高精度匹配，計算磷光示蹤粒子表征的速度場及其互相關信息。

3.根據權利要求1所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫方法，其特征在于，所述磷光光強衰減比分法是利用磷光光強衰減周期大小隨溫度變化的特性，建立磷光壽命周期和溫度之間的變化曲線，通過分析互相關的兩幅磷光灰度圖像，計算磷光壽命周期實現在測試區域中溫度的空間分布場及其時間歷程。

4.一種紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，該系統用于完成如權利要求1所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫方法，主要由1臺激光器、1臺成像系統、1套示蹤粒子均勻布撒裝置和1種高熱穩定的納米級磷光示蹤粒子組成。

5.根據權利要求4所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，所述激光器是單脈沖紫外固定波長激光器，對基于532nm的雙腔Nd:YAG激光器進行三/四倍頻光路設計，輸出355nm/266nm的單脈沖單波長激光，能夠用于實現紫外激光誘導特定的磷光示蹤粒子成像。

6.根據權利要求4所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，所述成像系統采用高速芯片和超大容量存儲技術，滿足長時間圖像采集需要，用于實現高熱穩定示蹤粒子受紫外激光誘導磷光的圖像采集。

7.根據權利要求4所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，所述示蹤粒子均勻布撒裝置，包括一次性旋轉成型的示蹤粒子容器，其底部采用流化床設計，結合高速旋流器導引，利用高壓驅動氣體形成高速射流，增強磷光熱像示蹤粒子和周圍氣流的混合，能夠使磷光熱像示蹤粒子濃度高度均勻化，實現磷光示蹤粒子的快速和均勻布撒。

8.根據權利要求4所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，所述納米級磷光示蹤粒子具有在單脈沖266nm/355nm紫外激光激發下誘導磷光的能力，其磷光光強的長壽命周期及其對溫度敏感的特性滿足跨幀相機進行圖像采集的需要。

9.根據權利要求4所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，所述激光器為可調諧染料激光器或跨幀激光器。

10.根據權利要求4所述的紫外激光誘導磷光成像同步測速和測溫系統，其特征在于，所述成像系統為高頻相機、高分辨率相機或光譜成像儀。