[發明專利]復雜結構內部流場的光學匹配校準方法及設備

有效

• 申請號: 202210257346.4
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114739627B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 鐘強;禹東峰;劉建華;王福軍
• 申請（專利權）人: 中國農業大學;中國船舶科學研究中心
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種復雜結構內部流場測量的光學匹配校準方法，其特征在于，包括：

步驟S1、制作復雜結構的透明模型，所述透明模型內設有容納折射率匹配液的腔體，且所述腔體內設有至少一個使入射光源發生折射的固體部件，選取折射率與制作所述透明模型所用材料的折射率相近的折射率匹配液；

步驟S2、向所述透明模型一側提供面光源，并向所述腔體通入折射率匹配液，獲取被所述面光源照亮的所述透明模型的內部圖像；

S3、對步驟S2獲取的所述內部圖像使用公式(1)計算所述透明模型與所述折射率匹配液的折射率匹配度，若所述折射率匹配度未達到折射率匹配度設定值，則執行步驟S4，直至所述折射率匹配度達到所述折射率匹配度設定值，校準結束；所述公式(1)為：

式中，s為所述透明模型與所述折射率匹配液的折射率匹配度；N和M分別為步驟S2獲取的所述內部圖像含有的像素總列數和像素總行數；I_ij為步驟S2獲取的所述內部圖像中第j行、第i列像素的灰度值；為步驟S2獲取的所述內部圖像的灰度平均值；

步驟S4、調節通入所述透明模型的折射率匹配液的折射率，返回步驟S2。

2.根據權利要求1所述的光學匹配校準方法，其特征在于，步驟S2中，所述透明模型的內部圖像是從垂直于所述面光源所在平面的所述透明模型的另一側獲取得到。

3.根據權利要求1所述的光學匹配校準方法，其特征在于，步驟S3中，根據所述內部圖像的灰度平均值和允許的圖像亮度差異確定所述折射率匹配度設定值。

4.根據權利要求1所述的光學匹配校準方法，其特征在于，步驟S3中，所述折射率匹配度設定值設為

5.根據權利要求1所述的光學匹配校準方法，其特征在于，步驟S4包括：

觀察所述內部圖像中固液界面亮帶的分布，若亮帶在固體一側，則降低通入所述腔體內折射率匹配液的溫度或濃度，返回步驟S2；若亮帶在液體一側，則增加通入所述腔體內折射率匹配液的溫度或濃度，返回步驟S2。

6.一種復雜結構內部流場測量的光學匹配校準設備，其特征在于，包括：

復雜結構的透明模型，所述透明模型內設有容納折射率匹配液的腔體，所述腔體內設有至少一個使入射光源發生折射的固體部件，選取折射率與制作所述透明模型所用材料的折射率相近的折射率匹配液；

折射率匹配液泵送單元，用于向所述腔體泵送折射率匹配液；

面光源，位于所述透明模型一側；

相機，用于獲取被所述面光源照亮的通有所述折射率匹配液的所述透明模型的內部圖像；

折射率匹配液調節單元，用于調節通入所述腔體內折射率匹配液的折射率；和

控制器，用于根據公式(1)計算所述透明模型與通入其內的所述折射率匹配液的折射率匹配度，若折射率匹配度未達到折射率匹配度設定值，則控制所述折射率匹配液調節單元調節通入所述腔體內折射率匹配液的折射率，直至根據公式(1)計算的透明模型與折射率匹配液的折射率匹配度達到折射率匹配度設定值；所述公式(1)為：

式中，s為所述透明模型與所述折射率匹配液的折射率匹配度；N和M分別為獲取的所述內部圖像含有的像素總列數和像素總行數；I_ij為獲取的所述內部圖像中第j行、第i列像素的灰度值；為獲取的所述內部圖像的灰度平均值。

7.根據權利要求6所述的光學匹配校準設備，其特征在于，所述折射率匹配液泵送單元包括管道，所述管道的出口端與所述腔體的進口端連通，所述管道上設有驅動泵。

8.根據權利要求6所述的光學匹配校準設備，其特征在于，所述面光源包括架設在所述透明模型一側且共光軸設置的激光器和片光光路。

9.根據權利要求8所述的光學匹配校準設備，其特征在于，所述相機安裝在垂直于所述片光光路所在平面的所述透明模型的另一側。

10.根據權利要求7所述的光學匹配校準設備，其特征在于，所述折射率匹配液調節單元包括安裝在所述管道內部的換熱管，與所述換熱管連接的控溫機，在所述換熱管和所述控溫機的內部加注冷卻水并不間斷循環，受所述控制器控制調節通入所述腔體內折射率匹配液的溫度。