[發明專利]高溫飛行顆粒溫度、速度、粒徑的原位測量方法

在審

• 申請號: 201910240464.2
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109990834A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 許傳龍;劉煜東;張彪;李健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種高溫飛行顆粒溫度、速度、粒徑的原位測量方法，其特征在于，步驟為：

步驟一、利用相機拍攝高溫飛行顆粒的圖像；拍攝時，相機光軸方向與顆粒運動軌跡所在平面盡量垂直；

步驟二、根據曝光時間對拍攝的圖像進行處理，得到圖像中顆粒的運動軌跡；

步驟三、識別運動軌跡的中心位置和運動方向、利用沿運動方向的圖像強度躍遷計算軌跡的像素長度；

步驟四、計算各物理參數：

顆粒軌跡的溫度：

其中，為圖像中所有顆粒軌跡運動覆蓋像素的R通道強度平均值；為圖像中所有顆粒軌跡運動覆蓋像素的G通道強度平均值；為圖像中所有顆粒軌跡運動覆蓋像素的R和G通道的強度分別相加后的比值；系數k₁，k₂和k₃利用黑體爐標定進行多項式擬合求解；

顆粒軌跡的速度：

其中，V是顆粒的運動速度；L是顆粒運動軌跡在圖像上的長度；t_exp是相機的曝光時間；M是圖像放大率；

顆粒軌跡的直徑：

其中，D_obj是物體的實際尺寸，D_img是顆粒運動軌跡的寬度。

2.根據權利要求1所述的原位測量方法，其特征在于，所述步驟一中，利用相機拍攝的圖像為RAW格式圖像。

3.根據權利要求2所述的原位測量方法，其特征在于，所述步驟二中，采集到的RAW圖像解碼進行去馬賽克運算，使用線性插值算法，獲得小球軌跡的線性彩色圖像。

4.根據權利要求1-3任一所述的原位測量方法，其特征在于，利用黑體爐標定獲取系數k₁，k₂和k₃的方法是：

將相機安裝在三腳架上，固定在正對黑體爐的位置，相機與黑體爐出口高度相同，距離與測量時的物距相同；

按要求設置相機曝光時間，調節黑體爐溫度，將溫度調節為600℃，待溫度穩定后，對黑體爐采集5張圖像；

將黑體爐溫度設置為600℃到1500℃，間隔為50℃，每個溫度點都按照上一步的方法進行采集；

將采集的圖像保存到上位機中，利用標定程序處理圖像，得到參數曲線

標定程序的處理過程如下：

a)將采集到的RAW圖像解碼進行去馬賽克運算，使用線性插值算法，不使用任何圖像增強計算，獲得黑體爐的線性彩色圖像；

b)輸入每個黑體爐圖像對應的黑體爐設定溫度；

c)輸入圖像中黑體爐所在像素位置，裁剪圖像；

d)將同一溫度所有裁剪圖像的像素R和G通道的強度分別相加后計算比值利用二次擬合，獲得溫度與色彩比值的關系

5.根據權利要求4所述的原位測量方法，其特征在于，圖像放大率M的計算方法是：

將相機安裝在三腳架上，保持相機光軸水平；將標記有刻度的標定板垂直相機光軸放置，相機光軸穿過標定板中心，標定板到相機的距離與測量時的物距相同；

提高相機曝光時間，使標定板成像清晰，使用手動曝光模式，所有自動功能關閉或者設置為無；

拍攝標定板圖像，測量標定板特定刻度間的實際距離；

測量圖像中相應刻度間的像素距離，根據像素尺寸求解其成像尺寸，計算圖像放大率M。