[發明專利]一種記錄空氣速度場信息的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510792448.6
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN106706956B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 李先庭;王歡;石文星;王寶龍;邵曉亮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01P5/20
• 分類號: G01P5/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種記錄空氣速度場信息的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

光源系統、氣泡發生器、同步控制器和至少兩臺彩色相機，其中，所述至少兩臺彩色相機從不同角度對測試區域內的測量點進行拍攝；

所述光源系統包括連續光源和用于按照預定脈沖閃爍間隔以及脈沖顏色變化順序進行照射的脈沖光序列光源；

所述連續光源，用于為測試區域提供照明；

所述脈沖光序列光源，用于為測試區域提供脈沖光照射；

所述氣泡發生器，用于在測試區域的空氣中施放浮力中性的示蹤氣泡；

所述至少兩臺彩色相機，用于同步采集記錄有測試區域內所述示蹤氣泡運動軌跡的彩色圖像；

所述同步控制器，用于控制所述脈沖光序列光源和每一彩色相機，以實現脈沖光序列光源和所述至少兩臺彩色相機的同步；

其中，所述彩色相機的曝光時間大于所述脈沖光序列光源的預定脈沖閃爍間隔。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述脈沖光序列光源的脈沖光顏色至少為兩種。

3.一種基于如權利要求1或2所述的記錄空氣速度場信息的裝置的記錄空氣速度場信息的方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取至少兩臺彩色相機采集的記錄有測試區域內示蹤氣泡運動軌跡的多組彩色圖像；

解析所述多組彩色圖像，提取每一組彩色圖像中所述示蹤氣泡的拖影軌跡信息和疊加在所述拖影軌跡上的由所述脈沖光序列光源形成的瞬態氣泡位置信息；

根據所述拖影軌跡信息對所述瞬態氣泡位置信息進行劃分，確定每一示蹤氣泡對應的瞬態氣泡位置信息；

根據每一示蹤氣泡對應的瞬態氣泡位置信息和同一時間內所述脈沖光序列光源的脈沖顏色變化順序，確定每一示蹤氣泡的運動方向；

根據每一示蹤氣泡對應的瞬態氣泡位置信息、每一示蹤氣泡的運動方向以及每一彩色相機的光學模型參數信息進行三維重建，得到三維空間內每一示蹤氣泡的運動軌跡；

根據三維空間內每一示蹤氣泡的運動軌跡以及所述脈沖光序列光源的脈沖閃爍間隔，計算每一示蹤氣泡的三維速度信息。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

通過標定確定每臺彩色相機的光學模型參數信息。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據三維空間內每一示蹤氣泡的運動軌跡以及所述脈沖光序列光源的脈沖閃爍間隔，計算每一示蹤氣泡的三維速度信息，包括：

根據三維空間內每一示蹤氣泡的運動軌跡確定測試時間內示蹤氣泡在三維空間的任一維度的運動距離；

測試時間內示蹤氣泡在三維空間的任一維度的運動距離以及同一時間內所述脈沖光序列光源的脈沖閃爍間隔，計算每一示蹤氣泡的任一維度的速度信息。