[發(fā)明專利]一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211729642.6
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116046616A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯成龍;李昱;姚曉新;黃佐華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N21/84
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，該方法通過實驗獲得脫焦液滴尺寸與真實液滴尺寸的規(guī)律，包括如下步驟：

步驟1，利用高速攝像機配合長焦顯微鏡頭，同時利用一根毛細管將一個液滴懸掛于能夠三維移動的高精度電動位移臺并調(diào)整好光路，拍攝得到同一液滴相同放大倍數(shù)下的清晰液滴圖像及無液滴的背景圖像，并利用標定板對視窗內(nèi)的像素數(shù)進行標定，得到每個像素所代表的真實長度；

步驟2，通過調(diào)節(jié)電動位移臺，保持液滴上下左右方向位置不變，通過改變前后位置獲得不同脫焦距離ε下的液滴成像照片；

步驟3，分別改變長焦顯微放大倍數(shù)即長焦顯微的工作距離L和懸掛液滴粒徑D，重復(fù)步驟1、2的操作，獲得多張液滴圖像；

步驟4，將獲得的每一張液滴圖像利用matlab程序分別轉(zhuǎn)化成灰度圖像并設(shè)定一個灰度閾值，找到液滴中點所在位置并獲得此縱坐標下第一次和最后一次達到此灰度閾值的區(qū)間像素數(shù)同時依據(jù)標定數(shù)值獲得灰度直徑D_g，以及液滴左右兩側(cè)的灰度變化梯度的平均值K；

步驟5，將獲得的不同情況下的數(shù)據(jù)進行函數(shù)擬合，不同情況下的數(shù)據(jù)包括自變量：長焦顯微的工作距離L、液滴粒徑D和脫焦距離ε，以及因變量：灰度直徑D_g和灰度梯度K，得到他們之間的對應(yīng)關(guān)系：

K＝f(ε，L)?????????????????????????????(1)

D_g＝g(D，ε，L)?????????????????????????(2)

通過獲得的函數(shù)關(guān)系修正脫焦液滴的真實粒徑；

步驟6，在獲得脫焦液滴成像時，通過拍攝情況已知自身放大倍數(shù)或長焦顯微的工作距離L，通過利用步驟4的方法在matlab程序獲得液滴成像的灰度圖、灰度直徑D_g、以及液滴左右兩側(cè)的灰度變化梯度的平均值K；

步驟7，根據(jù)步驟5得到的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系(1)以及步驟6獲得的L和K獲得這張脫焦液滴成像的脫焦距離ε，再根據(jù)函數(shù)對應(yīng)關(guān)系(2)利用步驟6獲得的灰度直徑D_g得到修正得到的液滴真實粒徑D。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，高速攝像機的型號為Phantom?V611。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，長焦顯微的工作距離范圍為530～1520mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，長焦顯微的工作距離范圍為530mm、630mm、730mm、930mm或1130mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，長焦顯微鏡頭的型號為Questar?QM1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，步驟1中，利用標定板尺寸為1mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，步驟1中，利用標定板對視窗內(nèi)1mm的像素數(shù)進行標定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，液滴粒徑分布在0.9～2mm之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偏焦距離定量標定的脫焦液滴尺寸測量方法，其特征在于，脫焦距離為0.5～15mm之間。