[发明专利]一种流动粒子速度测量方法及系统

说明书

本申请涉及一种流动速度测量方法，所述方法包括：生成至少两个平行的平面光束，并使所述平面光束汇聚形成用于示踪粒子通过的有效测量区域，所述有效测量区域划分成若干的子区域，每个平面光束至少包括两个按预定时间间隔发送的光源汇聚而成；分别获取光源发出且通过所述子区域的入射光强和出射光强，并根据所述入射光强和出射光强的衰减形成所述示踪粒子的第一分布图像和第二分布图像；互相关所述第一分布图像和第二分布图像形成所述示踪粒子的流动分布。本申请的流动速度测量方法及系统可以解决粒子的互相遮蔽现象，且光强分布、被测区域的背景噪声等均不会影响速度的测量结果，还可通过选择适合的波长避免碳烟的影响。

技术领域

本申请属于成像技术领域，特别涉及一种流动粒子速度测量方法及系统。

背景技术

传统采用层析法进行粒子图像测速(Particle Image Velocimetry，PIV) 是利用高能量短波长脉冲YAG(Yttrium Aluminum Garnet，钇铝石榴石) 激光(波长约532nm)。

然而传统采用层析PIV法却具有如下缺点：

1)单脉冲激光能量一般大于30mJ，高能量的短波长激光对人眼伤害较大；

2)传统层析PIV方法所采用的多是弥散技术，若多个示踪粒子在同一探测角度的某一层析计算平面重叠，由于有一定几率的互相遮蔽，则可能造成不同粒子无法分辨；

3)传统层析PIV测量区域的三维空间大小会受相机景深的限制，其光强分布会对图像处理结果有影响，被测区域的背景光噪声对速度测量也会有影响；

4)传统PIV技术的采用532nm激光作为光源，测量有碳烟环境下的速度场会受到白炽光的影响。

发明内容

本申请的目的是提供了一种流动速度测量方法及系统，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

在一方面，本申请提供的技术方案是：一种流动速度测量方法，所述方法包括：

生成至少两个平行的平面光束，并使所述平面光束汇聚形成用于示踪粒子通过的有效测量区域，所述有效测量区域划分成若干的子区域，每个平面光束至少包括两个按预定时间间隔发送的光源汇聚而成；

获取至少包括一个所述光源发出且通过所述子区域的入射光强和出射光强，并根据所述入射光强和出射光强的衰减形成所述示踪粒子的第一分布图像；以及

获取至少包括另外一个所述光源发出且通过所述子区域的入射光强和出射光强，并根据所述入射光强和出射光强的衰减形成所述示踪粒子的第二分布图像；

互相关所述第一分布图像和第二分布图像形成所述示踪粒子的流动分布。

在本申请的方法一实施方式中，每个平面光束包括至少两个光源，至少一个光源通过折射与另一光源汇聚后再进行散射以形成所述平面光束。

在本申请的方法一实施方式中，所述至少两个光源通过协调控制以预定时间间隔发射。

在本申请的方法一实施方式中，，所述光源为脉冲激光。

在本申请的方法一实施方式中，所述入射光强和出射光强的衰减遵循如下如下关系：

I_λe＝I_λ0exp(-β_λ△)

式中，I_λe为出设光强，I_λ0为入射光强，β_λ为衰减系数，且与液体的表面积有关，△为光所走的路程。

在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种同时测量液体浓度和液体运动二维分布的系统，所述系统包括：