[發明專利]液膜軸向流動參數雙視角測量方法

有效

• 申請號: 201611149619.4
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106645066B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 薛婷;周策;吳斌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/84;G01N21/85
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種液膜軸向流動參數雙視角測量方法，其特征是，步驟是：

1)調整片狀激光，使光平面通過圓形管道的垂直中心軸線并照亮流場，激發溶解有特定熒光溶劑的沿管道軸向的液膜產生熒光；

2)高速攝像機垂直于激光平面，并盡量使其光軸對準管道中心，在高速攝像機前放置兩組對稱光軸分布的反射鏡組，其折光分光光路形成兩臺互成角度的虛擬攝像機，以一定交匯角分別從兩側拍攝沿管道軸向的液膜雙視角圖像；

3)對左、右虛擬攝像機攝取的軸向液膜雙視角熒光圖像進行處理，包括灰度化、差影反色、閾值分割、形態學、畸變校正、圖像融合，準確提取液膜流動參數，并對其時空流動結構和特性進行分析研究；

步驟2)進一步地，根據高速攝像機工作距以及測量需求的不同，分為以下三種情況：

(a)左虛擬攝像機拍攝管道左側的軸向液膜信息，右虛擬攝像機拍攝管道右側的軸向液膜信息；

(b)左、右虛擬攝像機同時拍攝管道左、右兩側的軸向液膜信息；

(c)左虛擬攝像機拍攝管道右側的軸向液膜信息，右虛擬攝像機拍攝管道左側的軸向液膜信息；

在滿足條件(b)時，左、右虛擬攝像機可以同時拍攝到管道兩側的軸向液膜，能夠獲取更多的液膜流動信息并進行信息的融合；條件(a)和(c)滿足不同管徑和工作距下軸向液膜雙視角測量的需要，通過結構參數調整，改變公共視場區域的位置和大小，進而滿足不同管道和測量環境的需求。

2.如權利要求1所述的液膜軸向流動參數雙視角測量方法，其特征是，在實際拍攝中，根據管徑大小、工作距以及測量需求，優化高速攝像機與反射鏡組結構參數，調整如高速攝像機到管道的距離，兩側反射鏡組到中心光軸的水平距離或高速攝像機到中心反射鏡組的垂直距離，使其滿足上述條件之一的軸向液膜雙視角測量。

3.如權利要求1所述的液膜軸向流動參數雙視角測量方法，其特征是，一個雙視角測量的公共視場實例中，R_max為可測最大管道半徑，β為攝像機像面對透視中心的張角，其公共視場寬度w為：

當時，最大視場寬度w_max為：

此時可測最大管徑近似為：

由于虛擬攝像機到反射鏡組的垂直距離h₁為：

h₁＝h₂cosθ+dsin 2(α-γ)

其中，h₀為中心反射鏡組R_c到公共視場的最近距離，h₁為虛擬攝像機到反射鏡組的垂直距離，Δh為雙視角公共視場深度；

為了調整方便，不改變鏡組之間的角度關系，即保持中心反射鏡組與攝像機光軸之間的夾角α、虛擬攝像機光軸與高速攝像機光軸之間的夾角θ、以及兩側反射鏡與中心反射鏡組的夾角γ不變，增大兩側反射鏡組到中軸線的距離d，或增大中心反射鏡組到高速攝像機的垂直距離h₂，增大公共視場，進而增大公共視場內雙視角測量的最大管徑，在測量傳感器底座上開設豎直及水平調整鍵槽，兩側的反射鏡組和高速攝像機均固定在鍵槽上，并根據需要調整到不同的位置。