[發明專利]一種三維跨界面測量系統

有效

• 申請號: 202110318521.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113074946B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 伍岳;吳海豐;龔步高
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;G01M9/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉西云;李微微

本發明提供一種三維跨界面測量系統，包括信號發生器、圓形軌道、透明缸套、支架以及兩個以上的成像結構件，其中，所述成像結構件包括相機與多個鏡頭組件；本發明通過在光學信號發生器外部布置透明缸套實現光學信號，如火焰信號的跨界面傳播，在圓形軌道上布置多個鏡頭組件，將光學信號從鏡頭組件傳播到相機，從而獲得光學信號在不同觀測方向的二維投影；因此，本發明通過透明缸套來代替光學發動機的透明視窗，對內部光學信號起到折射作用，可以模擬光學信號在光學發動機內時的光路傳播路徑，進而能夠模擬光學發動機內部信號在向外傳遞過程中在經過透明視窗內外壁時的折射情況，為解決跨界面測量問題提供了實驗方法。

技術領域

本發明屬于光學測量領域，尤其涉及一種三維跨界面測量系統。

背景技術

隨著高速相機、激光、數值算法的飛速發展，具有時空分辨能力的三維光學診斷成為了可能。

當前，光學測量技術被廣泛應用于流動及燃燒領域。目前普遍采用的研究方法如層析PIV法、激光誘導熒光法、相位多普勒法等都離不開成像傳感器對研究區域的信號采集，但是目前的研究基本都是針對開放區域的研究，但實際情況下，一些燃燒過程是在受限空間下發生的，例如內燃機的噴霧和燃燒過程發生在氣缸內部，普通傳感器難以深入其內部。為了實現對受限空間內目標的測量，需要將裝置的某些部分由透明材料制成，例如使用由石英玻璃制成的缸套，將其用作光學入口。在該條件下，由于石英玻璃的存在，光線在玻璃內外壁表面會產生連續折射，導致投影失真，給分析缸內的流動或燃燒現象帶來了巨大挑戰。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種三維跨界面測量系統，能夠對透明材料內部的光學信號進行跨界面測量，為進一步的光路修正提供實驗數據，有助于后期對內部光學信號的進一步研究。

一種三維跨界面測量系統，包括信號發生器1、圓形軌道3、透明缸套7、支架8以及兩個以上的成像結構件，其中，所述成像結構件包括相機6與多個鏡頭組件4；

所述透明缸套7放置于圓形軌道3內，且兩者共軸；所述信號發生器1位于透明缸套7的內部，同時所述支架8用于托起透明缸套7，使得信號發生器1的信號出射口與透明缸套7的下表面平齊；

各鏡頭組件4布置于圓形軌道3上，用于從不同角度方向上接收信號發生器1發出的、且經過透明缸套7折射的光學信號；各相機6按照各自對應的設定投影關系，獲取由同屬一個成像結構件的各鏡頭組件4傳輸過來的光學信號在不同觀測角度方向的二維投影，實現三維跨界面測量，其中，所述設定投影關系由透明缸套7所圍空間中各點在相機6的成像平面上的投影位置構成。

進一步地，所述信號發生器1為燃燒器，且所述光學信號為燃燒器噴射出的火焰信號，所述透明缸套7的尺寸參數與工業柴油內燃機氣缸的尺寸參數相同。

進一步地，一種三維跨界面測量系統，還包括燃料控制系統2；

所述燃燒室的燃料進口通過一根至少一米長的管道與燃料控制系統2連接；所述燃料控制系統2用于改變預混燃料的組分、不同組分之間的比例以及燃料流量的大小，以此獲取不同形狀、不同湍流度的火焰信號。

進一步地，一種三維跨界面測量系統，還包括標定板9；

所述標定板9豎直放置于透明缸套7內部，并與透明缸套7的子午面重合；同時，所述標定板9還位于信號發生器1的正上方，且信號發生器1的信號出射口中軸線位于標定板9的所在平面上；

所述標定板9用于確定各鏡頭組件4相對于信號發生器1的信號出射口的角度是否為期望角度。

進一步地，一種三維跨界面測量系統，還包括十字滑軌；

所述信號發生器1的底部與十字滑軌形成滑動配合，同時，所述十字滑軌用于調節信號發生器1所發出的光學信號在透明缸套7所圍空間中的位置。