[發明專利]一種用于多噴孔噴霧測量的陰影成像系統

在審

• 申請號: 201710146300.4
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106932398A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 劉龍;彭雁;韓長福;袁志國;馬修真
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N21/85
• 分類號: G01N21/85;G01N21/01;G03B39/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于基于陰影法成像的可視化測量領域，具體涉及一種用于多噴孔噴霧測量的陰影成像系統。

背景技術

柴油機噴霧特性對柴油機的經濟性與排放有著重要的影響，因此柴油機噴霧的研究是柴油機燃燒研究中的一個十分活躍的領域。作為傳統的噴霧貫穿距和噴霧錐角等的光學測試方法，現有的陰影測試系統有反射式和透射式兩種常用光路布置。在透射式光路系統中，光源、透鏡、燃燒腔、高速攝影相機在同一直線上，從光源發出的光線經準直透鏡后變為平行光線，穿過被測流場，再經聚焦透鏡后進入高速攝影相機。在反射式光路系統中，光源、平面鏡、準直反射鏡、燃燒腔、聚焦反射鏡、平面鏡、高速攝影相機呈Z字型布置，光源發射出的光線被平面鏡反射到準直反射鏡，經準直反射鏡后變為平行光線，穿過被測流場后傳播至聚焦反射鏡匯聚，匯聚后的光線經平面鏡反射進入高速攝影相機。紋影法同樣作為傳統的噴霧光學測試方法，和陰影法在光路布置上區別不大，只有在光源后添加了狹縫，用來使之成為點光源，并且在成像屏幕前添加了刀口，用來切割光路。現有的陰影法和紋影法的測試系統中，燃燒腔帶有相對的兩側可視化窗口，噴油器安在燃燒腔頂部，光源發出的光線經透鏡變為平行光線后穿過被測流場，再經透鏡后射入到高速攝像相機。

如榮美霞的論文《柴油噴霧與著火特性試驗研究》中提出的測量噴霧著火特性的高速陰影攝影試驗裝置，定容燃燒彈有兩面相對的可視化石英窗，噴霧器安在燃燒彈頂部，鹵燈光源射出的光線經過兩面反光鏡反射，垂直于石英窗穿入被測流場，再經兩面反光鏡反射，進入高速攝影機，從而獲得噴霧的陰影圖像。再如羅麗的論文《酸化油生物柴油的噴霧與燃燒特性研究》中提出的研究生物柴油噴霧特性的高速紋影攝影系統，定容燃燒彈有兩面可視化石英窗，噴油器安在燃燒彈頂部，光源發出的光經過反射鏡和準直鏡的反射變為平行光束進入被測流場，穿過流場后，再經紋影鏡和反射鏡的反射進入高速攝影機，從而得到噴霧的紋影圖像。

但是上述測量噴霧的陰影系統和紋影系統，都是對安裝在燃燒腔頂部的噴油器噴射的噴霧進行側面觀測，因此只能用于單噴孔噴霧的測量，當使用多孔噴油器噴射時，系統觀測到的噴霧會出現重疊或者覆蓋的現象，導致觀測結果不清晰。因此，傳統的陰影和紋影系統并不適用于多噴孔噴霧的觀測。而在實際柴油機中采用的都是多噴孔噴油器，多噴孔噴油器形成的噴霧特性是決定柴油機性能的根本因素，所以需要多噴孔噴霧的可視化測量方法和系統為柴油噴霧特性的研究提供更為準確有效的試驗手段，支撐柴油機性能優化。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的噴霧測量的陰影成像系統只能觀測單孔噴霧的缺點，提出了一種測量多噴孔噴霧的陰影法成像系統。

本發明的目的是這樣實現的：

一種用于多噴孔噴霧測量的陰影成像系統，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布置的第一平面鏡、準直反射鏡、半反半透鏡、燃燒腔、聚焦反射鏡、第二平面鏡、高速攝影相機、計算機；光源發出的光線經第一平面鏡反射后照射到準直反射鏡，經準直反射鏡后變成平行光線，光線穿過半反半透鏡照射至燃燒腔內，經燃燒腔鏡面處理的內壁反射后原路返回至半反半透鏡，經半反半透鏡反射，垂直于原方向照射至聚焦反射鏡，經聚焦反射鏡匯聚和第二平面鏡的反射，最終進入高速攝影相機，并在計算機中存儲圖像文件。

所述的半反半透鏡和燃燒腔沿光線傳播路徑位于準直鏡和聚焦鏡之間；用來將經準直鏡反射出的平行光透過，進入被測流場，并被燃燒腔鏡面處理過的內壁反射后，經半反半透鏡反射，照射至聚焦鏡。

所述的半反半透鏡設于準直反射鏡和燃燒腔、燃燒腔和聚焦反射鏡之間，并與水平方向呈45°擺放，用來透過準直反射鏡平行的出射光，并且將燃燒腔內壁反射出的平行光垂直于原方向反射。

所述的燃燒腔帶有一面可視化窗口，其噴油器安在與可視化窗口正對的壁面的正中；燃燒腔噴油器的安裝板的內壁壁面進行了鏡面處理，用來將透過半反半透鏡射入燃燒腔的平行光沿原路反射回半反半透鏡。

本發明具有以下有益效果：

通過將多噴孔噴油器安在與可視化窗口正對的壁面上，并對燃燒腔安有噴油器的壁面內壁進行鏡面處理，結合半反半透鏡透光的方向選擇性，將半反半透鏡與水平方向呈45°擺放，從而可以對噴油器噴射的多束噴霧進行正面的觀測，因此可以應用于多噴孔噴油器，達到對多噴孔噴霧進行同時觀測的目的。

附圖說明

圖1為本發明優選實施例用于多噴孔噴霧測量的陰影成像系統的結構示意圖。