[发明专利]双激光或多激光扫瞄时间间隔矫正方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体测量技术领域，具体涉及一种双激光或多激光扫瞄时间间隔矫正方法。

背景技术

双激光（或多激光）扫瞄式粒子图像测速系统是在传统粒子图像测速系统的基础上发展起来的应用于实验室和现场的新型流场测试技术。为了测量高速流场，双激光或多激光被引入到测速系统中，通过使用振镜将不同颜色或偏振方向的激光束先后扫瞄测量流场，所拍摄的颗粒图像可根据颜色或偏振方向分光判别其成像的先后顺序，从而可利用PIV的子图像相关分析来实现对流场的测量。由于颗粒的两次曝光时间差Δt可由调节双激光束的夹角来控制，而激光束本身可以以相对较慢的速度扫过流场，这样在提高粒子图像亮度的同时不会影响Δt。这样的设计使得用低功率连续激光测量高速流体成为可能。

在理想状况下，双激光或多激光扫瞄空间中一点的时间间隔可达到恒定，但在具体实践中，由于激光入水后的折射、振镜加速度和示踪粒子本身运动等影响，此时间间隔很难达到恒定，并随流动条件变化。若不对这些不恒定的时间间隔进行误差矫正，将极大的影响粒子图像测速系统的测量精度和可靠运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是双激光或多激光扫过运动中的某一示踪粒子的时间间隔不恒定的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种双激光或多激光扫瞄时间间隔矫正方法，包括以下步骤：A10、利用激光在TTL控制下高频开关的特性，在一次全扫描过程中产生一系列激光光栅图像；A20、通过记录每束激光光束的激发时间，建立激光光束到达任意像素点的时间映射图；A30、通过对两束激光光束的时间映射图求差，得到实际的△t，从而实现在扫瞄式粒子图像测速中，对运动粒子图像曝光时间间隔的精确计算。

在上述双激光或多激光扫瞄时间间隔矫正方法中，在步骤A20中，获取激光光栅图像行与所有激光光束的交叉点，并使用多项式函数对这些交叉点和对应的到达时间之间进行曲线拟合，获取多项式拟合方程式，利用得到的多项式拟合方程式计算激光光栅图像行上每个像素的激光光束到达时间，从而建立任意像素点的激光光束到达时间映射图（Time of Beam Arrival,即TBA）。

在上述双激光或多激光扫瞄时间间隔矫正方法中，在步骤A30中，实际测量中一个粒子在两次曝光下的动态时间间隔△t，可以用如下公式估算：△t=TBA（激光光束2，x2,y2）-TBA（激光光束1，x1,y1）这里（x1,y1）和（x2,y2）为粒子两次曝光的图像二维位置坐标。

本发明通过创建光束到达任意像素点的时间映射图对这些误差进行矫正，从而实现使用双激光或多激光扫描的粒子图像测速系统的精确与可靠运行。

附图说明

图1为相机快门、激光TTL和镜面角度的同步控制信号图；

图2为激光光栅图（左）和通过图像处理重构的激光束位置信息图（右）。

具体实施方式

本发明提供的双激光或多激光扫瞄时间间隔矫正方法包括以下步骤：

A10、利用激光在TTL控制下高频开关的特性，在一次全扫描过程中产生一系列激光光栅图像。

A20、通过记录每束激光光束的激发时间，建立激光光束到达任意像素点的时间映射图。具体方法如下：获取激光光栅图像行与所有激光光束的交叉点，并使用多项式函数对这些交叉点和对应的到达时间之间进行曲线拟合，获取多项式拟合方程式，利用得到的多项式拟合方程式计算激光光栅图像行上每个像素的激光光束到达时间，从而建立任意像素点的激光光束到达时间映射图（Time of Beam Arrival,即TBA）。

A30、通过对两束激光光束的时间映射图求差，得到实际的△t，从而实现在扫瞄式粒子图像测速中，对运动粒子图像曝光时间间隔的精确计算。具体方法如下：实际测量中一个粒子在两次曝光下的动态时间间隔△t，可以用如下公式估算：△t=TBA（激光光束2，x2,y2）-TBA（激光光束1，x1,y1）这里（x1,y1）和（x2,y2）为粒子两次曝光的图像二维位置坐标。