[發(fā)明專利]一種基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010532241.6
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111693250B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 范松如;胡冬霞;王玉魯;范朦;陳冬暉
• 申請（專利權）人: 四川歐瑞特光電科技有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

1.一種基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

光源組件，用于產生平行的光信號；

以及沿著光信號路徑依次設置的流場觀測區(qū)、第一聚焦反射鏡、可編程空間光調制器和第二聚焦反射鏡；

所述流場觀測區(qū)用于放置實驗對象，所述第一聚焦反射鏡接收來自于流場觀測區(qū)的光信號并聚焦在至可編程空間光調制器，所述可編程空間光調制器將接收到的光信號經第二聚焦反射鏡聚焦在第一CCD圖像傳感器上，所述第一CCD圖像傳感器將接收到的光信號轉換成數(shù)字信號并傳遞給控制器，所述控制器根據(jù)接收到的數(shù)字信號并對可編程空間光調制器進行控制使得可編程空間光調制器能夠偏轉掉光信號中比較亮的低頻部分，可編程空間光調制器再將光信號中除去比較亮的低頻部分之后剩余的比較暗的高頻部分出射到第二聚焦反射鏡上，最后再通過第二聚焦反射鏡聚焦在第二CCD圖像傳感器上從而捕捉到流場激波。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二聚焦反射鏡與第一CCD圖像傳感器之間的光路上設置有光學鏡片，所述光學鏡片使得第二聚焦反射鏡的反射光一部分到達第一CCD圖像傳感器上，而所述第二聚焦反射鏡的反射光的另一部分到達第二CCD圖像傳感器上。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學鏡片的前表面鍍80%反射率的膜層，所述光學鏡片的后表面鍍100%增透膜層。

4.根據(jù)權利要求2或3所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學鏡片使得經第二聚焦反射鏡的反射光到達第二CCD圖像傳感器上的能量為所述第二聚焦反射鏡的反射光到達第一CCD圖像傳感器上的能量的四倍。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程空間光調制器為可編程DMD或可編程SLM。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器接收第一CCD圖像傳感器的數(shù)字信號，所述控制器首先設定二值化閥值并進行二值化處理得到二值化圖像，控制器再對二值化圖像進行腐蝕、膨脹處理得出圖像中需要扣掉的像素區(qū)域，然后根據(jù)可編程空間光調制器上的光信號與第一CCD圖像傳感器中圖像的像素定標關系得出需要濾除的光信號部分，然后所述控制器向可編程光調制器發(fā)送控制信號使得可編程空間光調制器上與所述需要扣掉的像素區(qū)域相互對應的比較亮的低頻部分進行偏轉。

7.一種基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）光源組件輸出平行的光信號，入射到流場觀測區(qū)；

（2）由所述流場觀測區(qū)出射的光信號經第一聚焦反射鏡聚焦在可編程空間光調制器上；

（3）由所述可編程空間光調制器出射的光信號入射到第二聚焦反射鏡并經過第二聚焦反射鏡聚焦在第一CCD圖像傳感器上；

（4）所述第一CCD圖像傳感器將接收到的光信號轉換成數(shù)字信號并傳輸給控制器；

（5）所述控制器根據(jù)接收到的數(shù)字信號并對可編程空間光調制器進行控制使得可編程空間光調制器能夠偏轉掉光信號中比較亮的低頻部分，所述可編程空間光調制器將偏轉掉比較高的低頻部分之后剩余的比較暗的高頻部分出射到第二聚焦反射鏡上；

（6）由第二聚焦反射鏡將光信號聚焦在第二CCD圖像傳感器上從而捕捉到流場激波。

8.根據(jù)權利要求7所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量方法，其特征在于，所述第二聚焦反射鏡與第一CCD圖像傳感器之間的光路上設置有光學鏡片，所述光學鏡片使得第二聚焦反射鏡的反射光一部分到達第一CCD圖像傳感器上，而所述第二聚焦反射鏡的反射光的另一部分到達第二CCD圖像傳感器上，所述由第二聚焦反射鏡將光信號聚焦在第二CCD圖像傳感器上從而捕捉到流場激波包括：第二聚焦反射鏡出射的反射光經光學鏡片將光信號聚焦在第二CCD圖像傳感器上從而捕捉到流場激波。

9.根據(jù)權利要求7所述的基于可編程空間光調制器的極低密度流場紋影測量方法，其特征在于，所述控制器根據(jù)接收到的數(shù)字信號并對可編程空間光調制器進行控制使得可編程空間光調制器能夠偏轉掉光信號中比較亮的低頻部分包括如下步驟：

a.控制器設定二值化閥值對圖像進行二值化處理得到二值化圖像；

b.控制器對二值化圖像進行腐蝕、膨脹處理得出圖像中需要扣掉的像素區(qū)域；

c.控制器根據(jù)可編程空間光調制器上的光信號與第一CCD圖像傳感器中圖像的像素定標關系得出需要濾除的像素區(qū)域；

d. 控制器根據(jù)可編程空間光調制器上的光斑與第一CCD圖像傳感器中圖像的像素定標關系得出需要濾除的光信號部分；

e.控制器向可編程光調制器發(fā)送控制信號使得可編程空間光調制器上與需要扣掉的像素區(qū)域相互對應的比較亮的低頻部分進行偏轉，并保留可編程空間光調制器上比較暗的高頻部分。