[发明专利]基于体式光源的大面积断面流场测量的测控系统

说明书

本发明公开了一种基于体式光源的大面积断面流场测量的测控系统,包括测试模块、中枢控制模块与终端控制模块；本发明通过采用体式光源照明，提升了单光源照亮面积，避免了因多光源重叠而对整个测量造成不良影响；本发明应用相机景深，以及多相机后处理合成实现的特定具体对焦图像，实现对特定断面流场的测量，相比于传统粒子图像测速系统，在实现大面积测量的同时，保证了测量的精度；而系统通过同步器和控制系统连接，可以实现高速大面积断面流场测量，系统光学结构简单，布置和应用方便；通过多相机同步采集，以及曝光信号设置，可以实现大面积粒子图像采集，甚至采用低速工业相机，也可以测量高速流体运动。

技术领域

本发明涉及流场测量技术领域，具体为基于体式光源的大面积断面流场测量的测控系统。

背景技术

对于流体、海洋、水利工程中断面流场测量，目前常用的测量技术为粒子图像测速技术，但是受限于图像分辨率、激光片光源功率以及展角等物理限制，无法对大面积流场进行测量。在实际海洋工程、水利工程科研和工程流体量测中，很多大型波浪、潮流、风浪流、变坡水槽，需要对1m以上长度的断面水体进行高精度流场测量。对于上述大面积断面流场测量，常规解决方式是用多套粒子图像测速设备进行拼接，通过高精度标定，将粒子图像或者流场结果进行拼接，从而可以获取无限大面积、大尺度的流场结果。

但是对于多套激光设备，它在实际使用的过程中仍存在以下弊端：

1.由于片光源扇形角度问题，光源拼接处会存在重叠的部分，且重叠部分光强是其他部分的两倍，接缝处流场计算会受到很大影响；

2.多套片光源的拼接难度也很大，耗费宝贵的实验时间，同时很容易引入误差；

3.此外，多套粒子图像测速系统成本非常高昂，多套的硬件同步以及后处理都非常耗费时间；

4.对于高速大面积流场测量，所用的大型脉冲激光器，体积大，调整繁琐，价格昂贵；

5.在大型海域相对于大面积的流畅进行测量，所用的测试装置的测量位置极容易因为洋流拨动而发生改变，进而导致测量的方位不准确，甚至会导致测量严重失真。

发明内容

本发明的目的在于提供基于体式光源的大面积断面流场测量的测控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于体式光源的大面积断面流场测量的测控系统,包括测试模块、中枢控制模块与终端控制模块，所述测试模块的上端设有框体结构的测试框，且在测试框右侧的下端固定连接有导柱I，所述导柱I的下端固定安装有体式光源，所述测试框左侧的下端固定连接有导柱II，且在导柱II的下端螺接有固定座，所述固定座的下端固定安装有图像采集模块，所述测试框框体的中间固定连接有箱体结构的示踪播撒装置；

所述示踪播撒装置的上端扣合有顶盖，所述示踪播撒装置的中间设有板状结构的放料板，且在放料板的中间开设有落料口，所述落料口下端面的左右两侧对称设有两条L型结构的导槽，且在导槽内并且在落料口的前后两端滑配有两块板状结构的落料闸板，所述示踪播撒装置的底部开设有均布排列的出料孔；

所述中枢控制模块的主体为箱体结构的控制箱，且在控制箱的上端穿配有管状结构的集线管，所述控制箱内腔的一侧固定安装有三个板状结构的安装板，且在三个安装板上分别固定安装有控制和存储组件、同步器与电源；

所述体式光源、图像采集模块、控制和存储组件、同步器、电源与终端控制模块相电性连接。

优选的，所述体式光源的光源包括激光光源、LED光源、卤素灯与其他机器视觉光源，所述体式光源的光源颜色包括绿色、红色、蓝色、白色，且体式光源的光源形态包括辐射一定体积的辐射光源、长条形的条形光源、向前辐射的平面光源与漫反射的平面光源。