[發(fā)明專利]一種利用熒光微絲的溫度和流態(tài)同步測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210076314.4
• 申請(qǐng)日: 2022-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114088336B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周江寧;楊文斌;周全;殷一民;陳爽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)與測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 成都云縱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51316
• 代理人: 熊曦;陳婉鵑

1.一種利用熒光微絲的溫度和流態(tài)同步測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟一：將熒光微絲的溫度調(diào)整到n個(gè)數(shù)值大小不同的設(shè)定溫度，每調(diào)整到相應(yīng)的設(shè)定溫度后均用激光照射熒光微絲產(chǎn)生熒光信號(hào)，使用光譜儀獲得n個(gè)熒光光譜信號(hào)；

步驟二：基于n個(gè)溫度對(duì)應(yīng)的n個(gè)熒光光譜信號(hào)構(gòu)建不同波長(zhǎng)下熒光信號(hào)相對(duì)強(qiáng)度隨溫度變化的變化曲線，對(duì)所述變化曲線進(jìn)行線性或指數(shù)擬合獲得波長(zhǎng)與溫度靈敏度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在熒光強(qiáng)度大于測(cè)量閾值條件的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，選取溫度靈敏度最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值為第一波長(zhǎng)數(shù)值，選取溫度靈敏度最小值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值為第二波長(zhǎng)數(shù)值；

步驟三：基于所述第一波長(zhǎng)數(shù)值選取對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的第一帶通濾波片，基于所述第二波長(zhǎng)數(shù)值選取對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的第二帶通濾波片；

步驟四：將第一帶通濾波片和第二帶通濾波片分別安裝至雙分幅相機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)相機(jī)前端；

步驟五：對(duì)雙分幅相機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，將熒光微絲的溫度調(diào)整到n個(gè)大小不同的設(shè)定溫度，每調(diào)整到相應(yīng)的設(shè)定溫度后均使用雙分幅相機(jī)系統(tǒng)拍攝獲得第一圖像和第二圖像，對(duì)第一圖像和第二圖像中相同坐標(biāo)位置像素點(diǎn)的圖像灰度進(jìn)行相除，獲得熒光比值圖像，基于每個(gè)設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)的熒光比值圖像獲得熒光強(qiáng)度比值隨溫度變化的第一標(biāo)準(zhǔn)曲線；

步驟六：將若干熒光微絲安裝在待測(cè)模型上，利用激光照射熒光微絲產(chǎn)生熒光測(cè)量信號(hào)，使用雙分幅相機(jī)系統(tǒng)拍攝熒光微絲獲得熒光微絲測(cè)量圖像，基于所述熒光微絲在氣流下的形態(tài)實(shí)現(xiàn)流態(tài)的顯示，基于所述熒光微絲測(cè)量圖像獲得熒光比值測(cè)量圖像，基于所述熒光比值測(cè)量圖像和所述第一標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得待測(cè)模型的溫度測(cè)量值；

本方法中熒光微絲的制備方式為：將羅丹明B附著在醋酸纖維上制備熒光微絲；

本方法中熒光微絲的溫度靈敏度的指數(shù)擬合方式為：

I=C₁/[exp(E_a/T)+C₂]，其中，I為熒光強(qiáng)度，C₁、C₂為常數(shù)，T為溫度，E_a為溫度相關(guān)無(wú)輻射躍遷項(xiàng)的能壘，E_a的絕對(duì)值用于評(píng)估熒光微絲的溫度靈敏度，exp為指數(shù)函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熒光微絲的溫度和流態(tài)同步測(cè)量方法，其特征在于，本方法中第一波長(zhǎng)數(shù)值和第二波長(zhǎng)數(shù)值的計(jì)算方式為：

采用光譜儀測(cè)量獲得熒光信號(hào)的熒光光譜，基于熒光光譜獲得熒光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的第一對(duì)應(yīng)信息；基于熒光強(qiáng)度和溫度計(jì)算獲得溫度靈敏度信息，獲得熒光強(qiáng)度與溫度靈敏度的第二對(duì)應(yīng)信息；基于所述第一對(duì)應(yīng)信息和所述第二對(duì)應(yīng)信息獲得波長(zhǎng)與溫度靈敏度的第三對(duì)應(yīng)信息；基于所述第三對(duì)應(yīng)信息，獲得在設(shè)定溫度下溫度靈敏度最大值對(duì)應(yīng)的第一波長(zhǎng)數(shù)值，以及獲得在設(shè)定溫度且熒光強(qiáng)度大于閾值條件下溫度靈敏度最小值對(duì)應(yīng)的第二波長(zhǎng)數(shù)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熒光微絲的溫度和流態(tài)同步測(cè)量方法，其特征在于，所述待測(cè)模型為風(fēng)洞模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熒光微絲的溫度和流態(tài)同步測(cè)量方法，其特征在于，雙分幅相機(jī)系統(tǒng)包括：雙分幅相機(jī)成像透鏡系統(tǒng)、分光鏡、第一相機(jī)和第二相機(jī)，入射光束通過(guò)雙分幅相機(jī)成像透鏡系統(tǒng)后傳輸至分光鏡生成兩束光束，其中一束光束穿過(guò)第一帶通濾波片后傳輸至第一相機(jī)，另外一束光束穿過(guò)第二帶通濾波片后傳輸至第二相機(jī)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熒光微絲的溫度和流態(tài)同步測(cè)量方法，其特征在于，熒光微絲直徑范圍為大于或等于0.1mm且小于或等于0.2mm。